JP2006179651A

JP2006179651A - Forming method of pattern

Info

Publication number: JP2006179651A
Application number: JP2004370768A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Tanaka; 正信田中; Takahiro Kamei; 隆広亀井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: JP4371050B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the forming method of a pattern capable of forming a detailed pattern on a film to be processed without forming a resist pattern. <P>SOLUTION: The forming method of a pattern comprises a process wherein an etching mask 10 provided with a recessed pattern 13 on a main surface side is arranged on a substrate 20 to be processed under a sate that the recessed pattern 13 is opposed to the substrate 20 to be processed, in contacted sate or a state having a gap of a predetermined width, then, etching gas is introduced between the etching mask 10 and the substrate 20 to be processed; and another process for forming the pattern on an organic film 22 provided on the front surface side of the substrate 20 to be processed, by etching a region opposed to the recessed pattern 13 of the substrate 20 to be processed by the etching gas. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パターンの形成方法であって、特に、レジストパターンを用いずに、被処理膜に微細なパターンを形成する方法に関する。 The present invention relates to a pattern formation method, and more particularly to a method for forming a fine pattern on a film to be processed without using a resist pattern.

半導体装置の微細化にともない、微細なパターンの形成方法が種々検討されている。一般的なパターンの形成方法としては、リソグラフィ技術が用いられており、次のような工程順で行われている。まず、基板上に設けられた被処理膜上にレジストを塗布した後、露光、現像を行うことで、レジストパターンを形成する。その後、このレジストパターンをマスクに用いて、被処理膜のエッチングを行うことで、被処理膜のパターンを形成した後、このレジストパターンを除去する。 With the miniaturization of semiconductor devices, various methods for forming fine patterns have been studied. As a general pattern formation method, a lithography technique is used, which is performed in the following process order. First, after applying a resist on a film to be processed provided on a substrate, a resist pattern is formed by performing exposure and development. Thereafter, the resist film is etched using the resist pattern as a mask to form the pattern of the film to be processed, and then the resist pattern is removed.

また、パターンの形成方法として、凸版、凹版等を用いた印刷法も行われており、凸版印刷、特にフレキソ印刷の１種に類するマイクロコンタクトプリント法は、微細なパターンの形成方法として知られている。マイクロコンタクトプリント法では、ポリジメチルシロキサン（Poly Dimethyl Syloxsane（ＰＤＭＳ））からなるシリコーンゴムを凸型スタンプに成型し、印刷版として使用する。例えば、この凸型のＰＤＭＳスタンプを金属コロイド液に浸漬させた後、基板にＰＤＭＳスタンプを押し付けることで、基板上に金属微粒子パターンを形成する例が報告されている（例えば特許文献１参照）。 Further, as a pattern forming method, a printing method using a relief printing plate, an intaglio printing plate or the like is also performed, and a micro contact printing method similar to a relief printing method, particularly a flexographic printing method, is known as a fine pattern formation method. Yes. In the micro contact printing method, a silicone rubber made of polydimethylsiloxane (PDMS) is molded into a convex stamp and used as a printing plate. For example, an example in which a metal fine particle pattern is formed on a substrate by immersing this convex PDMS stamp in a metal colloid solution and then pressing the PDMS stamp on the substrate has been reported (see, for example, Patent Document 1).

特開２００４−６７９０号公報JP 2004-6790 A

しかし、上述したようなリゾグラフィ技術を用いた場合には、特にレジストパターンの形成工程が、レジストの塗布、露光、現像と工程数も多く煩雑である。また、有機膜にパターンを形成する場合には、有機膜とレジストの材質が類似しているため、有機膜上に無機膜を形成し、レジストパターンを用いたエッチングにより、無機膜からなるハードマスクを形成する必要があるため、さらに工程数が増大する。さらに、露光マスクに設けられたパターンをレジストパターンに転写した後、レジストパターンから被処理膜に転写するため、パターンの寸法誤差が生じ易く、高精度の加工が難しいという問題がある。また、マイクロコンタクトプリント方法では、凸型スタンプを繰り返し使用するため、スタンプの凸状部分が劣化し、パターンを再現性よく形成することが困難である。 However, when the lithographic technique as described above is used, the resist pattern forming process is particularly complicated with many steps such as resist coating, exposure and development. When a pattern is formed on an organic film, the organic film and the resist are similar in material. Therefore, an inorganic film is formed on the organic film, and the hard mask made of the inorganic film is formed by etching using the resist pattern. Therefore, the number of processes is further increased. Further, since the pattern provided on the exposure mask is transferred to the resist pattern and then transferred from the resist pattern to the film to be processed, there is a problem that pattern dimensional errors are likely to occur and high-precision processing is difficult. In the microcontact printing method, since the convex stamp is repeatedly used, the convex portion of the stamp is deteriorated, and it is difficult to form a pattern with good reproducibility.

上述したような課題を解決するために、本発明におけるパターンの形成方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、一主面側に凹状パターンが設けられたエッチングマスクを、凹状パターンを被処理基板に対向させて、接触状態または所定幅の間隙を有した状態で、被処理基板上に配置するとともに、エッチングマスクと被処理基板との間にエッチングガスを導入する工程を行う。次に、エッチングガスにより、被処理基板の凹状パターンとの対向領域をエッチングすることで、エッチング基板の頂面と対向する被処理基板の表面側にパターンを形成する工程を行う。 In order to solve the above-described problems, the pattern forming method of the present invention is characterized by sequentially performing the following steps. First, an etching mask provided with a concave pattern on one main surface side is disposed on a substrate to be processed in a contact state or with a gap having a predetermined width with the concave pattern facing the substrate to be processed. A step of introducing an etching gas between the etching mask and the substrate to be processed is performed. Next, the process of forming a pattern in the surface side of the to-be-processed substrate facing the top surface of an etching substrate is performed by etching the area | region facing the concave pattern of a to-be-processed substrate with etching gas.

このようなパターンの形成方法によれば、表面側に凹状パターンが設けられたエッチングマスクを用い、凹状パターンを被処理基板に対向させて、被処理基板上に配置した状態でエッチングを行うことから、レジストの塗布および露光等の煩雑なレジストパターンの形成工程を行わなくてもよい。これにより、工程が簡略化される。また、レジストパターンを形成しないため、転写工程が少なくなることからパターンの寸法誤差が抑制される。 According to such a pattern formation method, etching is performed in a state where the concave pattern is opposed to the substrate to be processed and disposed on the substrate to be processed, using the etching mask provided with the concave pattern on the surface side. Further, it is not necessary to perform complicated resist pattern forming steps such as resist application and exposure. Thereby, a process is simplified. In addition, since no resist pattern is formed, the number of transfer processes is reduced, so that pattern dimensional errors are suppressed.

さらに、マイクロコンタクトプリント法と比較して、凸状部分を基板に押し付けてパターンを形成するのではなく、エッチングマスクの凹状パターンを利用してパターンを形成するため、エッチングマスクの劣化が少なく、同じエッチングマスクを繰り返し利用できるため、パターンの再現性も向上する。 Furthermore, compared to the micro contact printing method, the pattern is formed by using the concave pattern of the etching mask instead of forming the pattern by pressing the convex portion against the substrate. Since the etching mask can be used repeatedly, pattern reproducibility is also improved.

以上、説明したように、本発明のパターンの形成方法によれば、製造方法が簡略化されることで、生産性にも優れるとともに、パターンの寸法誤差が防止され、パターンの再現性も向上するため、高精度なパターンを再現性よく形成することができる。 As described above, according to the pattern forming method of the present invention, the manufacturing method is simplified, so that the productivity is excellent, the dimensional error of the pattern is prevented, and the reproducibility of the pattern is improved. Therefore, a highly accurate pattern can be formed with good reproducibility.

以下、本発明のパターンの形成方法における実施の形態の一例について詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the pattern forming method of the present invention will be described in detail.

＜エッチングマスクの作製＞
まず、本実施形態のパターンの形成方法に用いるエッチングマスクについて、図１を用いて製造工程順に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、エッチングマスクの基材としては、例えば石英（ＳｉＯ₂）からなる基板１１を用いることとする。ここで、エッチングマスクは、絶縁性基板で構成されることが好ましく、体積固有抵抗が１０¹¹Ω・ｃｍ以上であれば、さらに好ましい。エッチングマスクが絶縁性基板で構成されることで、後工程でエッチングマスクを用いたプラズマエッチングを行う際、エッチング装置内のマスク保持手段に設けられた金属板と基板保持手段に設けられた金属板とを電極としてプラズマ放電を行い、交流動作によりプラズマ放電を維持することが可能となる。 <Production of etching mask>
First, an etching mask used in the pattern forming method of this embodiment will be described in the order of manufacturing steps with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, a substrate 11 made of, for example, quartz (SiO ₂ ) is used as the base material of the etching mask. Here, the etching mask is preferably made of an insulating substrate, and more preferably has a volume resistivity of 10 ¹¹ Ω · cm or more. Since the etching mask is composed of an insulating substrate, when performing plasma etching using the etching mask in a later process, a metal plate provided in the mask holding means in the etching apparatus and a metal plate provided in the substrate holding means It is possible to perform plasma discharge using the electrodes as an electrode and maintain the plasma discharge by alternating current operation.

次に、この基板１１に洗浄液を用いて超音波洗浄を行った後、この基板１１を例えば真空蒸着装置に導入し、真空蒸着法により例えばクロム（Ｃｒ）膜１２を２００ｎｍの膜厚で形成する。 Next, after ultrasonic cleaning is performed on the substrate 11 using a cleaning liquid, the substrate 11 is introduced into, for example, a vacuum deposition apparatus, and, for example, a chromium (Cr) film 12 is formed with a film thickness of 200 nm by a vacuum deposition method. .

次いで、図１（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、Ｃｒ膜１２上に、レジストを塗布した後、例えばホットプレートを用いて焼成を行う。続いて、この状態の基板１１を露光装置に導入し、露光マスクを介してパターンを露光する。その後、現像した後、焼成を行うことで、膜厚１μｍのレジストパターンＲを形成する。 Next, as shown in FIG. 1B, after applying a resist on the Cr film 12 by, for example, spin coating, baking is performed using, for example, a hot plate. Subsequently, the substrate 11 in this state is introduced into an exposure apparatus, and a pattern is exposed through an exposure mask. Then, after developing, baking is performed to form a resist pattern R having a thickness of 1 μm.

次に、このレジストパターンＲをマスクに用い、例えば硝酸セリウム系のクロムエッチャントを用いたウェットエッチングにより、Ｃｒ膜１２をパターンニングすることで、図１（ｃ）に示すように、基板１１上にハードマスク１２’を形成する。その後、レジストパターンＲ（前記図１（ｂ）参照）を除去する。このエッチングからレジストの剥離までの各工程は、それぞれ数分程度であることとする。 Next, by using this resist pattern R as a mask and patterning the Cr film 12 by wet etching using, for example, a cerium nitrate-based chromium etchant, as shown in FIG. A hard mask 12 'is formed. Thereafter, the resist pattern R (see FIG. 1B) is removed. Each process from this etching to the resist peeling is about several minutes.

次に、図１（ｄ）に示すように、ドライエッチング装置に、ハードマスク１２’が設けられた状態の基板１１を導入し、ドライエッチングを行う。このエッチング条件の一例としては、エッチングガスに四フッ化炭素（ＣＦ₄）〔流量:５０ｃｍ³/ｍｉｎ〕、アンテナパワーを１５００Ｗ、バイアスパワーを２０Ｗ、エッチング雰囲気の圧力を０．４Ｐａで行うこととする。なお、ガス流量は標準状態における体積流量を示すものとする。これにより、ハードマスク１２’から露出した基板１１の表面側に例えば５０μｍの深さの凹状パターン１３を形成する。この凹状パターン１３の深さの設定方法については、後述するドライエッチング工程のところで詳細に説明する。 Next, as shown in FIG. 1D, the substrate 11 provided with the hard mask 12 ′ is introduced into a dry etching apparatus, and dry etching is performed. As an example of the etching conditions, carbon tetrafluoride (CF ₄ ) [flow rate: 50 cm ³ / min] is used as an etching gas, the antenna power is 1500 W, the bias power is 20 W, and the etching atmosphere pressure is 0.4 Pa. To do. Note that the gas flow rate indicates a volume flow rate in a standard state. Thereby, a concave pattern 13 having a depth of, for example, 50 μm is formed on the surface side of the substrate 11 exposed from the hard mask 12 ′. A method for setting the depth of the concave pattern 13 will be described in detail in the dry etching step described later.

その後、図１（ｅ）に示すように、例えば硝酸セリウム系のＣｒエッチャントを用い、ハードマスク１２’（前記図１（ｄ）参照）を除去する。これにより、一主面側に凹状パターン１３が設けられたエッチングマスク１０が形成される。そして、このエッチングマスク１０の凹状パターン１３を除く頂面１０ａ領域が、後述する被処理基板に形成するパターン領域となる。 Thereafter, as shown in FIG. 1E, the hard mask 12 '(see FIG. 1D) is removed using, for example, a cerium nitrate Cr etchant. Thereby, the etching mask 10 provided with the concave pattern 13 on one main surface side is formed. The top surface 10a region of the etching mask 10 excluding the concave pattern 13 is a pattern region formed on the substrate to be processed which will be described later.

なお、ここでは、ハードマスク１２’をＣｒ膜１２により形成したが、本発明はこれに限定されず、他の金属膜または金属含有膜により形成してもよい。また、ここではハードマスク１２’を除去することとするが、このハードマスク１２’をエッチングマスク１０の頂面１０ａ上に残存させてもよい。この場合には、後述するように、このエッチングマスク１０を用いて被処理基板の有機膜をプラズマエッチングする際、このハードマスク１２’が遮光膜として機能し、パターンとして残存させる有機膜がプラズマにより発生する紫外線により損傷を受けることが防止される。 Here, the hard mask 12 'is formed of the Cr film 12, but the present invention is not limited to this and may be formed of other metal film or metal-containing film. Although the hard mask 12 ′ is removed here, the hard mask 12 ′ may be left on the top surface 10 a of the etching mask 10. In this case, as will be described later, when plasma etching is performed on the organic film of the substrate to be processed using the etching mask 10, the hard mask 12 ′ functions as a light shielding film, and the organic film remaining as a pattern is formed by plasma. It is prevented from being damaged by the generated ultraviolet rays.

＜被処理基板の作製＞
次に、プラズマエッチングに用いる被処理基板２０について、図２を用いて説明する。被処理基板２０は、下地基板２１と下地基板２１上に設けられた有機膜２２（被処理膜）とで構成されることとする。このような被処理基板２０の形成方法としては、例えばガラス基板からなる下地基板２１に洗浄液を用いて超音波洗浄を行う。その後、下地基板２１にＵＶ−オゾンクリーニングを行うことで、さらに清浄化する。 <Production of substrate to be processed>
Next, the substrate 20 to be used for plasma etching will be described with reference to FIG. The substrate to be processed 20 is composed of a base substrate 21 and an organic film 22 (film to be processed) provided on the base substrate 21. As a method for forming such a substrate 20 to be processed, ultrasonic cleaning is performed on the base substrate 21 made of, for example, a glass substrate using a cleaning liquid. Thereafter, the base substrate 21 is further cleaned by performing UV-ozone cleaning.

次いで、例えば有機材料を溶剤中に混合し、有機材料含有液を作製する。液の分散は、超音波にて行うこととする。そして、例えばスピンコート法により、下地基板２１上に上記有機材料含有液を塗布する。続いて、例えばホットプレートにより焼成することで、下地基板２１上に有機膜２２が設けられた被処理基板２０を作製する。 Next, for example, an organic material is mixed in a solvent to prepare an organic material-containing liquid. The liquid is dispersed by ultrasonic waves. And the said organic material containing liquid is apply | coated on the base substrate 21, for example with a spin coat method. Then, the to-be-processed substrate 20 with which the organic film 22 was provided on the base substrate 21 is produced by baking by a hot plate, for example.

＜エッチング装置＞
次に、本実施形態のドライエッチングに用いるエッチング装置について説明する。図３に示すように、このエッチング装置３０は、被処理基板に処理を行うための処理チャンバー３１と、処理チャンバー３１の底部に配置されるとともに被処理基板２０を保持する基板保持手段３２と、基板保持手段３２に対向配置されるとともに、エッチングマスク１０を保持するマスク保持手段３３とを備えている。 <Etching device>
Next, an etching apparatus used for dry etching according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the etching apparatus 30 includes a processing chamber 31 for processing a substrate to be processed, a substrate holding unit 32 that is disposed at the bottom of the processing chamber 31 and holds the substrate 20 to be processed, A mask holding unit 33 that holds the etching mask 10 is provided in addition to the substrate holding unit 32.

処理チャンバー３１には、エッチングガスを供給するためのガス供給管３４の一端が接続されており、このガス供給管３４の他端側は、エッチングガスが貯留されたボンベ等の供給源（図示省略）が接続された状態となっている。また、処理チャンバー３１には、余剰なエッチングガスおよびエッチングによる反応生成物を除去するための排気管３５が設けられている。排気管３５には、真空ポンプ（図示省略）が接続されており、処理チャンバー３１内を減圧可能に構成されていることとする。 One end of a gas supply pipe 34 for supplying an etching gas is connected to the processing chamber 31, and the other end side of the gas supply pipe 34 is a supply source (not shown) such as a cylinder storing the etching gas. ) Is connected. Further, the processing chamber 31 is provided with an exhaust pipe 35 for removing excess etching gas and reaction products due to etching. A vacuum pump (not shown) is connected to the exhaust pipe 35 so that the inside of the processing chamber 31 can be decompressed.

この処理チャンバー３１の底部に配置される基板保持手段３２は、その基板保持面３２ａに被処理基板２０を保持可能に構成されている。この基板保持手段３２には、加圧機構３２ｂが設けられており、後述するマスク保持手段のマスク保持面に対して、基板保持面３２ａが近接および離間可能に構成されている。また、基板保持面３２ａの全域にはアルミニウム（Ａｌ）からなる金属板（図示省略）が設けられている。この金属板は、交流駆動回路３６に接続されており、電圧を印加可能に構成されている。 The substrate holding means 32 disposed at the bottom of the processing chamber 31 is configured to hold the substrate 20 to be processed on the substrate holding surface 32a. The substrate holding means 32 is provided with a pressurizing mechanism 32b, and the substrate holding surface 32a is configured to be close to and away from a mask holding surface of a mask holding means described later. A metal plate (not shown) made of aluminum (Al) is provided over the entire area of the substrate holding surface 32a. This metal plate is connected to the AC drive circuit 36 and configured to be able to apply a voltage.

また、処理チャンバー３１の上部には、基板保持手段３２に対向する状態で、マスク保持手段３３が設けられている。マスク保持手段３３は、そのマスク保持面３３ａにエッチングマスク１０を保持可能に構成されており、このマスク保持面３３ａと上記基板保持面３２ａとは対向して配置されている。このマスク保持手段３３にも、基板保持手段３２と同様に、加圧機構３３ｂが設けられており、マスク保持面３３ａが基板保持面３２ａに対して近接および離間可能に構成されている。また、マスク保持面３３ａの全域には、Ａｌからなる金属板（図示省略）が設けられている。この金属板は、基板保持手段３２と同様に、交流駆動回路３６に接続されており、電圧を印加可能に構成されている。 In addition, a mask holding unit 33 is provided above the processing chamber 31 so as to face the substrate holding unit 32. The mask holding means 33 is configured to hold the etching mask 10 on the mask holding surface 33a, and the mask holding surface 33a and the substrate holding surface 32a are arranged to face each other. Similarly to the substrate holding unit 32, the mask holding unit 33 is also provided with a pressurizing mechanism 33b, and the mask holding surface 33a is configured to be close to and away from the substrate holding surface 32a. A metal plate (not shown) made of Al is provided over the entire area of the mask holding surface 33a. Similar to the substrate holding means 32, this metal plate is connected to an AC drive circuit 36 and configured to be able to apply a voltage.

なお、ここでは、基板保持手段３２とマスク保持手段３３の両方に、加圧機構３２ｂ、３３ｂが設けられる例について説明するが、加圧機構は、基板保持手段３２およびマスク保持手段３３のどちらか一方に設けられていればよい。 Here, an example in which the pressurizing mechanisms 32b and 33b are provided in both the substrate holding means 32 and the mask holding means 33 will be described, but the pressurizing mechanism is either the substrate holding means 32 or the mask holding means 33. What is necessary is just to be provided in one side.

＜ドライエッチング＞
次に、本実施形態のドライエッチングについて説明する。本実施形態では、プラズマエッチングを行う例について説明する。まず、上述したようなエッチング装置３０の処理チャンバー３１内に、上記エッチングマスク１０および被処理基板２０を導入する。そして、被処理基板２０の有機膜２２側をマスク保持手段３３側に向けた状態で、被処理基板２０を基板保持面３２ａに装着する。また、エッチングマスクの凹状パターン１３の形成面側を基板保持手段３２側に向けた状態で、上記エッチングマスク１０をマスク保持面３３ａに装着する。 <Dry etching>
Next, the dry etching of this embodiment will be described. In this embodiment, an example of performing plasma etching will be described. First, the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 are introduced into the processing chamber 31 of the etching apparatus 30 as described above. Then, the substrate 20 to be processed is mounted on the substrate holding surface 32a with the organic film 22 side of the substrate to be processed 20 facing the mask holding means 33 side. Further, the etching mask 10 is mounted on the mask holding surface 33a in a state where the formation surface side of the concave pattern 13 of the etching mask faces the substrate holding means 32 side.

次いで、排気管３５に接続された真空ポンプにより、処理チャンバー３１内を１０^-4Ｐａの真空状態にした後、ガス供給管３４から酸素ガス（Ｏ₂）からなるエッチングガスを導入する。ここで、エッチングガスにＯ₂を用いることにより、プラズマで発生する紫外線により、有機膜２２中で分子の結合を分断された原子が、酸素イオンや励起子により二酸化炭素（ＣＯ₂）や水（Ｈ₂Ｏ）等の気体として除去される。このＯ₂の導入により、処理チャンバー３１内の圧力Ｐは５×１０^-3ｍＰａとなる。 Next, the inside of the processing chamber 31 is evacuated to 10 ⁻⁴ Pa by a vacuum pump connected to the exhaust pipe 35, and then an etching gas composed of oxygen gas (O ₂ ) is introduced from the gas supply pipe 34. Here, by using O ₂ as an etching gas, atoms whose molecular bonds are broken in the organic film 22 by ultraviolet rays generated by plasma are converted into carbon dioxide (CO ₂ ) or water (oxygen ions or excitons). It is removed as a gas such as H ₂ O). By introducing this O ₂ , the pressure P in the processing chamber 31 becomes 5 × 10 ⁻³ mPa.

その後、加圧機構３２ｂまたは加圧機構３３ｂにより、基板保持面３２ａとマスク保持面３３ａとを近接させて、被処理基板２０上にエッチングマスク１０を対向配置する。この際、ここでの図示は省略したが、エッチングマスク１０と被処理基板２０の端部には、それぞれアライメントマークが設けられており、それぞれのアライメントマークの位置が一致するように、エッチングマスク１０と被処理基板２０との水平方向の位置合わせを行う。 Thereafter, the substrate holding surface 32a and the mask holding surface 33a are brought close to each other by the pressurizing mechanism 32b or the pressurizing mechanism 33b, and the etching mask 10 is disposed on the substrate 20 to be processed so as to face each other. At this time, although illustration is omitted here, alignment marks are provided at the end portions of the etching mask 10 and the substrate 20 to be processed, and the etching mask 10 is arranged so that the positions of the alignment marks coincide with each other. And the substrate 20 to be processed are aligned in the horizontal direction.

また、対向配置するエッチングマスク１０と被処理基板２０の距離については、次のように決定する。図４（ａ）に示すように、基板保持手段３２の基板保持面３２ａおよびマスク保持手段３３のマスク保持面３３ａに平板状の絶縁性基板Ａ、Ｂをそれぞれ装着した場合、対向する絶縁性基板Ａと絶縁性基板Ｂとの距離をｄとすると、処理雰囲気のガス圧Ｐと距離ｄとの積（Ｐｄ値）により、プラズマ放電開始電圧Ｖｉは変化する。 Further, the distance between the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 facing each other is determined as follows. As shown in FIG. 4A, when the flat insulating substrates A and B are mounted on the substrate holding surface 32a of the substrate holding means 32 and the mask holding surface 33a of the mask holding means 33, respectively, the opposing insulating substrates When the distance between A and the insulating substrate B is d, the plasma discharge start voltage Vi changes depending on the product (Pd value) of the gas pressure P and the distance d in the processing atmosphere.

この場合のＶｉ−Ｐｄ値特性のグラフを、図４（ｂ）に示す。このＶｉ−Ｐｄ値特性は、エッチングガスの種類と電極表面の材料および外部印加電圧波形により決定されるものである。そして、プラズマ放電開始電圧Ｖｉが最小値Ｖｉ_xとなるＰｄ値ＸよりもＰｄ値が小さいとプラズマ放電開始電圧Ｖｉが急激に高くなる（矢印Ｙ方向）。また、Ｐｄ値ＸよりもＰｄ値が大きい場合には、プラズマ放電開始電圧Ｖｉは徐々に高くなる（矢印Ｚ方向）。 A graph of the Vi-Pd value characteristic in this case is shown in FIG. This Vi-Pd value characteristic is determined by the type of etching gas, the electrode surface material, and the externally applied voltage waveform. When the Pd value is smaller than the Pd value X at which the plasma discharge start voltage Vi becomes the minimum value Vi _x , the plasma discharge start voltage Vi increases rapidly (in the direction of arrow Y). When the Pd value is larger than the Pd value X, the plasma discharge start voltage Vi gradually increases (in the arrow Z direction).

ここで、図４（ｂ）のグラフと図４（ｃ）の断面図を用いてエッチングマスク１０と被処理基板２０の距離について説明する。この場合には、エッチングマスク１０の頂面１０ａと対向する有機膜２２はパターンとして残存させ、凹状パターン１３の底面１３ａと対向する有機膜２２をエッチング除去する。このため、エッチングマスク１０の頂面１０ａと被処理基板２０の表面との間でプラズマ放電が起きず、凹状パターン１３の底面１３ａと被処理基板２０の表面との間でのみプラズマ放電が起きるように、エッチングマスク１０と被処理基板２０の距離を設定する。 Here, the distance between the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 will be described with reference to the graph of FIG. 4B and the cross-sectional view of FIG. In this case, the organic film 22 facing the top surface 10a of the etching mask 10 remains as a pattern, and the organic film 22 facing the bottom surface 13a of the concave pattern 13 is removed by etching. Therefore, plasma discharge does not occur between the top surface 10a of the etching mask 10 and the surface of the substrate 20 to be processed, and plasma discharge occurs only between the bottom surface 13a of the concave pattern 13 and the surface of the substrate 20 to be processed. Next, the distance between the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 is set.

例えば、エッチングマスク１０の頂面１０ａと被処理基板２０の表面との距離ｄ₁と処理雰囲気内の圧力Ｐとの積（Ｐｄ₁）が、プラズマ放電開始電圧Ｖｉが急激に高くなるＰｄ値ＸよりＹ方向側となるように、下記式１の範囲で距離ｄ₁を設定する。 For example, the product (Pd ₁ ) of the distance d ₁ between the top surface 10a of the etching mask 10 and the surface of the substrate 20 to be processed and the pressure P in the processing atmosphere (Pd value X) at which the plasma discharge start voltage Vi increases rapidly. The distance d ₁ is set within the range of the following formula 1 so as to be closer to the Y direction side.

一方、凹状パターン１３の底面１３ａと被処理基板２０の表面との距離ｄ₂と処理雰囲気内の圧力Ｐとの積（Ｐｄ₂）が、プラズマ放電開始電圧Ｖｉが徐々に高くなるＰｄ値Ｘを含んだＺ方向側となるように、下記式２の範囲で距離ｄ₂を設定する。 On the other hand, the product (Pd ₂ ) of the distance d ₂ between the bottom surface 13a of the concave pattern 13 and the surface of the substrate to be processed 20 and the pressure P in the processing atmosphere gives a Pd value X at which the plasma discharge start voltage Vi gradually increases. The distance d ₂ is set within the range of the following expression 2 so as to be in the Z direction side.

そして、上記式１および式２を満たす範囲で、Ｐｄ₁のときのプラズマ放電開始電圧Ｖｉ₁（第１の電圧値Ｖｉ₁）は、Ｐｄ₂のときのプラズマ放電開始電圧Ｖｉ₂（第２の電圧値Ｖｉ₂）より高くなるようにする。 The plasma discharge start voltage Vi ₁ (first voltage value Vi ₁ ) at the time of Pd ₁ within the range satisfying the above formulas 1 and 2 is equal to the plasma discharge start voltage Vi ₂ (the second voltage value at the time of Pd ₂ ). Higher than the voltage value Vi ₂ ).

ここで、第１の電圧値Ｖｉ₁と第２の電圧値Ｖｉ₂との差は大きい方が好ましい。しかし、Ｐｄ₁がＰｄ値Ｘ付近の場合には、第１の電圧値Ｖｉ₁が低くなるため、両者の差が出難くなる。このため、Ｐｄ₁はＰｄ値Ｘからある程度離れた値である方が第１の電圧値Ｖｉ₁が高くなることから、ｄ₁は下記式３を満たすことが好ましい。 Here, it is preferable that the difference between the first voltage value Vi ₁ and the second voltage value Vi ₂ is larger. However, when Pd ₁ is in the vicinity of the Pd value X, the first voltage value Vi ₁ becomes low, so that it is difficult to produce a difference between the two. For this reason, since the first voltage value Vi ₁ is higher when Pd ₁ is a value somewhat away from the Pd value X, it is preferable that d ₁ satisfies the following Expression 3.

また、Ｐｄ₂はＰｄ値Ｘに近い方が、Ｖｉ₂が最小値Ｖｉ_xに近くなるため好ましい。ただし、Ｐｄ₂をＰｄ値Ｘとなるように設定した場合に、凹状パターン１３の深さｈが加工上の誤差で少し浅くなると、Ｐｄ₂がＰｄ値Ｘよりも小さくなる場合がある。この場合には、第１の電圧値Ｖｉ₁と第２の電圧値Ｖｉ₂との差が小さくなることから、マージンをとって、ｄ₂は下記式４を満たすことが好ましい。 Further, Pd ₂ is closer to the Pd value X is preferable since Vi ₂ is close to the minimum value Vi _x. However, when the Pd ₂ is set to have the Pd value X, the Pd ₂ may become smaller than the Pd value X if the depth h of the concave pattern 13 is slightly shallow due to a processing error. In this case, since the difference between the first voltage value Vi ₁ and the second voltage value Vi ₂ becomes small, it is preferable that d ₂ satisfies the following formula 4 with a margin.

そして、距離ｄ₁と距離ｄ₂とが例えば上記式３および式４を満たすように、エッチングマスク１０を被処理基板２０上に配置した後、後述するように、第２の電圧値Ｖｉ₂以上であり、かつ第１の電圧値Ｖｉ₁よりも低い電圧をエッチングマスク１０と被処理基板２０との間に印加する。これにより、凹状パターン１３の底面１３ａと対向する有機膜２２が接する空間にプラズマが発生し、有機膜２２がエッチング除去されるとともに、エッチングマスク１０の頂面１０ａと対向する有機膜２２がパターンとして残存する。 Then, the distance d ₁ and distance as d ₂ and satisfy the above formula 3 and formula 4, for example, after placing the etch mask 10 on the substrate 20 to be processed, as described below, the second voltage value Vi ₂ or more And a voltage lower than the first voltage value Vi ₁ is applied between the etching mask 10 and the substrate 20 to be processed. As a result, plasma is generated in the space where the organic film 22 facing the bottom surface 13a of the concave pattern 13 is in contact, the organic film 22 is removed by etching, and the organic film 22 facing the top surface 10a of the etching mask 10 is used as a pattern. Remains.

また、距離ｄ₂と距離ｄ₁との差で規定されるエッチングマスク１０の凹状パターン１３の深さｈは、上述したような距離ｄ₁、ｄ₂の設定条件に基づき、決定されることとする。 Further, the depth h of the concave pattern 13 of the etching mask 10 defined by the difference between the distance d ₂ and the distance d ₁ is determined based on the setting conditions of the distances d ₁ and d ₂ as described above. To do.

本実施形態では、図５（ａ）に示すように、エッチングマスク１０を被処理基板２０に接触させた状態で、エッチングを行うこととする。これにより、エッチングマスク１０の頂面１０ａと被処理基板２０の表面との距離ｄ₁（前記図４（ｃ）参照）は０、凹状パターン１３の底面１３ａと被処理基板２０の表面との距離ｄ₂（前記図４（ｃ）参照）は凹状パターン１３の深さｈとなり、ここでは５０μｍとなる。次いで、交流駆動回路３６（前記図３参照）により、第２の電圧値Ｖｉ₂以上であり、かつ第１の電圧値Ｖｉ₁より小さい電圧を印加することで、被処理基板２０とエッチングマスク１０とで密閉された凹状パターン１３内にプラズマを発生させる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, etching is performed in a state where the etching mask 10 is in contact with the substrate 20 to be processed. Accordingly, the distance d ₁ (see FIG. 4C) between the top surface 10a of the etching mask 10 and the surface of the substrate 20 to be processed is 0, and the distance between the bottom surface 13a of the concave pattern 13 and the surface of the substrate 20 to be processed. d ₂ (see FIG. 4C) is the depth h of the concave pattern 13, which is 50 μm here. Next, by applying a voltage that is equal to or higher than the second voltage value Vi ₂ and smaller than the first voltage value Vi ₁ by the AC driving circuit 36 (see FIG. 3), the substrate 20 and the etching mask 10 are processed. And plasma is generated in the concave pattern 13 sealed.

この状態で、図５（ｂ）に示すように、凹状パターン１３の底面１３ｂと対向する被処理基板２０の有機膜２２が除去されるまで維持することで、エッチングマスク１０の頂面１０ａと接触する有機膜２２が残存し、基板２１上の有機膜２２にパターンが形成される。 In this state, as shown in FIG. 5B, the organic film 22 of the substrate to be processed 20 facing the bottom surface 13b of the concave pattern 13 is maintained until the organic film 22 is removed, so that it contacts the top surface 10a of the etching mask 10. The organic film 22 to be left remains, and a pattern is formed on the organic film 22 on the substrate 21.

なお、凹状パターン１３内がエッチングの反応生成物で満たされ、エッチングの進行が妨げられる場合には、電圧の印加を停止し、例えばマスク保持手段３３（前記図３参照）を上方に可動させて、エッチングマスク１０と被処理基板２０とを離間する。次いで、エッチングマスク１０と被処理基板２０との間に、エッチングガスを導入する。その後、マスク保持手段３３を下方に可動させて、エッチングマスク１０と被処理基板２０とを再び接触状態で配置した後、電圧を印加して、エッチングを行うこととする。 When the concave pattern 13 is filled with an etching reaction product and the progress of the etching is hindered, the voltage application is stopped and, for example, the mask holding means 33 (see FIG. 3) is moved upward. The etching mask 10 and the substrate to be processed 20 are separated from each other. Next, an etching gas is introduced between the etching mask 10 and the substrate to be processed 20. Thereafter, the mask holding means 33 is moved downward, the etching mask 10 and the substrate 20 to be processed are again placed in contact, and then a voltage is applied to perform etching.

その後、図５（ｃ）に示すように、電圧の印加を停止し、例えばマスク保持手段３３（前記図３参照）を上方に可動させることで、エッチングマスク１０（前記図５（ｂ）参照）を被処理基板２０から離間する。続いて、処理チャンバー３１（前記図３参照）内に窒素を導入し、処理チャンバー３１内を大気圧とした後、下地基板２１上に有機膜２２のパターンが形成された被処理基板２０を取り出す。 After that, as shown in FIG. 5C, the application of voltage is stopped, and the etching mask 10 (see FIG. 5B) is moved by moving the mask holding means 33 (see FIG. 3) upward, for example. Is separated from the substrate 20 to be processed. Subsequently, nitrogen is introduced into the processing chamber 31 (see FIG. 3), and the inside of the processing chamber 31 is set to atmospheric pressure. Then, the substrate 20 on which the pattern of the organic film 22 is formed on the base substrate 21 is taken out. .

このようなパターンの形成方法によれば、表面側に凹状パターン１３が設けられたエッチングマスク１０を用い、凹状パターン１３を被処理基板２０に対向させて有機膜２２上接触状態で配置する。そして、この状態でプラズマエッチングを行うことから、レジストの塗布および露光等の煩雑なレジストパターンの形成工程を行わなくてもよい。これにより、工程が簡略化されるため、生産性を向上させることができる。 According to such a pattern forming method, the etching pattern 10 having the concave pattern 13 provided on the front surface side is used, and the concave pattern 13 is disposed in contact with the substrate 20 so as to face the substrate 20 to be processed. Since plasma etching is performed in this state, it is not necessary to perform complicated resist pattern forming steps such as resist application and exposure. Thereby, since the process is simplified, the productivity can be improved.

また、レジストパターンを形成しないことで、転写工程が少なくなることからパターンの寸法誤差が防止される。さらに、マイクロコンタクトプリント法と比較して、凸状部分を基板に押し付けてパターンを形成するのではなく、エッチングマスク１０の凹状パターン１３を利用して有機膜２２にパターンを形成するため、エッチングマスク１０の劣化が少なく、同じエッチングマスク１０を繰り返し利用できるため、パターンの再現性も向上する。したがって、高精度なパターンを再現性よく形成することができる。 In addition, since the resist pattern is not formed, the number of transfer processes is reduced, thereby preventing a pattern dimensional error. Furthermore, as compared with the microcontact printing method, the pattern is not formed by pressing the convex portion against the substrate, but the pattern is formed on the organic film 22 using the concave pattern 13 of the etching mask 10. Since the same etching mask 10 can be repeatedly used, the pattern reproducibility is improved. Therefore, a highly accurate pattern can be formed with good reproducibility.

さらに、本実施形態のパターンの形成方法によれば、有機膜２２のパターンを形成する場合であっても、有機膜２２上に無機膜からなるハードマスクを形成しなくてもよく、容易にパターンを形成することが可能である。 Furthermore, according to the pattern forming method of this embodiment, even when the pattern of the organic film 22 is formed, it is not necessary to form a hard mask made of an inorganic film on the organic film 22, and the pattern can be easily formed. Can be formed.

なお、上述した実施形態では、エッチングマスク１０と被処理基板２０とを接触させた状態でプラズマエッチングを行う例について説明したが、エッチングマスク１０の頂面１０ａに対向する有機膜２２がエッチング除去されない範囲であれば、この頂面１０ａと被処理基板２０の表面との距離ｄ₁は０でなくてもよく、式５を満たす範囲で所定幅の間隙を有していてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which plasma etching is performed in a state where the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 are in contact with each other has been described. However, the organic film 22 facing the top surface 10a of the etching mask 10 is not removed by etching. If it is within the range, the distance d ₁ between the top surface 10a and the surface of the substrate to be processed 20 may not be 0, and a gap with a predetermined width may be provided within a range satisfying Equation 5.

これにより、凹状パターン１３の内部が密閉状態とならず、プラズマエッチング中に反応生成物の流出およびエッチングガス流入が可能となるため、凹状パターン１３内が反応生成物で充満することによりエッチングの進行が妨げられることがなく、好ましい。ただし、この場合には、１０００Ｐａ以下の低圧力雰囲気下でエッチングを行うこととする。これにより、プラズマが電界方向に作用することから、エッチングマスク１０と被処理基板２０とが接触状態でなくても、頂面１０ａに対向する有機膜２２のエッチング除去が確実に防止される。 As a result, the inside of the concave pattern 13 is not hermetically sealed, and the reaction product can flow out and the etching gas can flow in during plasma etching. Therefore, the etching progresses by filling the concave pattern 13 with the reaction product. Is preferable because it is not hindered. However, in this case, the etching is performed in a low pressure atmosphere of 1000 Pa or less. Thereby, since the plasma acts in the direction of the electric field, even if the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 are not in contact with each other, the etching removal of the organic film 22 facing the top surface 10a is reliably prevented.

また、上述した実施形態では、有機膜２２にパターンを形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、被処理膜としては種々の材料を用いることが可能である。また、被処理膜の種類により、エッチングガスが変化するため、それにともない、エッチングマスク１０の材質も適宜選択されることとする。ここで、被処理膜の材料とエッチングガスとエッチングマスクの材質の組み合わせを表１に示す。 In the above-described embodiment, the example in which the pattern is formed on the organic film 22 has been described. However, the present invention is not limited to this, and various materials can be used as the film to be processed. In addition, since the etching gas changes depending on the type of film to be processed, the material of the etching mask 10 is appropriately selected accordingly. Here, Table 1 shows combinations of the material of the film to be processed, the etching gas, and the material of the etching mask.

この表に示すように、特に、エッチングガスとしてフロロカーボン（ＣＦ_x）系ガスを用いる場合には、このエッチングガスのプラズマ化によりＳｉＯ₂からなるエッチングマスク１０はエッチングされることから、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）からなる基板１１を用いることとする。また、ここではアルゴン（Ａｒ）を記載したが、Ａｒの代わりにヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の不活性ガスおよび窒素は、適宜用いられることとする。 As shown in this table, in particular, when a fluorocarbon (CF _x ) -based gas is used as an etching gas, the etching mask 10 made of SiO ₂ is etched by making the etching gas into plasma, so that aluminum oxide (Al _A substrate 11 made of ₂ O ₃ ) is used. In addition, although argon (Ar) is described here, inert gas such as helium (He), neon (Ne), krypton (Kr), and xenon (Xe) and nitrogen are appropriately used instead of Ar. To do.

さらに、上述した実施形態では、被処理基板２０の表面側に有機膜２２が設けられており、有機膜２２にパターンを形成する例について説明したが、基板の表面側にトレンチ等の凹状パターンを形成する場合であっても、本発明は適用可能である。 Furthermore, although the organic film 22 was provided in the surface side of the to-be-processed substrate 20 in the embodiment mentioned above and the example which forms a pattern in the organic film 22 was demonstrated, concave-shaped patterns, such as a trench, were formed in the surface side of a board | substrate. Even if it is formed, the present invention is applicable.

上述した実施形態の実施例について、具体的に説明する。 An example of the above-described embodiment will be specifically described.

＜エッチングマスクの作製＞
実施形態と同様の方法により、エッチングマスクを作製した。まず、図１（ａ）に示すように、エッチングマスクの基板１１としては、信越化学社製の合成石英基板ＶＩＯＳＩＬを用い、この基板１１に、横浜油脂工業社製セミクリーンＬＣ−２からなる洗浄液を用いて超音波洗浄を行った。次に、アルバック社製EBX040916Aからなる真空蒸着装置にこの基板１１を導入し、真空蒸着法によりＣｒ膜１２を２００ｎｍの膜厚で形成した。 <Production of etching mask>
An etching mask was produced by the same method as in the embodiment. First, as shown in FIG. 1A, a synthetic quartz substrate VIOSIL manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. is used as a substrate 11 for an etching mask, and a cleaning liquid made of semi-clean LC-2 manufactured by Yokohama Yushi Kogyo Co., Ltd. is used. Was used for ultrasonic cleaning. Next, this substrate 11 was introduced into a vacuum vapor deposition device made of ULVAC EBX040916A, and a Cr film 12 having a thickness of 200 nm was formed by a vacuum vapor deposition method.

次いで、図１（ｂ）に示すように、スピンコート法により、Ｃｒ膜１２上に、クラリアントジャパン製ポジ型感光性レジストＡＺ１５００（粘度：２０ｃｐ）を塗布した後、ホットプレートを用いて９０℃で９０秒間乾燥した。続いて、ズースマイクロテック社製の手動露光機（ＭＡ−６型）にて、露光マスクを介して、ブロードバンドのＵＶ光源、ｉ線を３０ｍＪ／ｃｍ²照射することで、パターンを露光した。その後、２．３８％のＴＭＡＨ溶液にて６０秒間のパドル現像を行い、１５０℃１０分間の焼成を行う。これにより、Ｃｒ膜１２上に膜厚１μｍのレジストパターンＲを形成した。このレジストパターンの精細度は、ライン／スペースで１０μｍ／１０μｍであった。 Next, as shown in FIG. 1B, a positive photosensitive resist AZ1500 (viscosity: 20 cp) manufactured by Clariant Japan is applied on the Cr film 12 by spin coating, and then at 90 ° C. using a hot plate. Dry for 90 seconds. Then, the pattern was exposed by irradiating broadband UV light source and i line | wire with 30 mJ / cm < ² > through an exposure mask with the manual exposure machine (MA-6 type | model) made by SUSS Microtec. Thereafter, paddle development is performed for 60 seconds with a 2.38% TMAH solution, followed by baking at 150 ° C. for 10 minutes. As a result, a resist pattern R having a thickness of 1 μm was formed on the Cr film 12. The definition of this resist pattern was 10 μm / 10 μm in line / space.

次に、図１（ｃ）に示すように、このレジストパターンＲ（前記図１（ｂ）参照）をマスクに用い、ナガセケムテック社製のクロムエッチャントＫ−４をエッチャントとして用いたウェットエッチングにより、Ｃｒ膜１２をパターンニングすることで、ハードマスク１２'を形成した。その後、クラリアントジャパン社製のＡＺリムーバー７００を用い、レジストパターンＲを除去した。 Next, as shown in FIG. 1C, this resist pattern R (see FIG. 1B) is used as a mask, and wet etching is performed using a chrome etchant K-4 manufactured by Nagase Chemtech as an etchant. By patterning the Cr film 12, a hard mask 12 'was formed. Thereafter, the resist pattern R was removed using an AZ remover 700 manufactured by Clariant Japan.

次いで、図１（ｄ）に示すように、アルバック社製のＮＬＤ−８００からなるドライエッチング装置に、ハードマスク１２'が設けられた状態の基板１１を導入し、ドライエッチングを行う。この際のエッチング条件としては、ＣＦ₄〔流量:５０ｃｍ³/ｍｉｎ〕、アンテナパワーを１５００Ｗ、バイアスパワーを２０Ｗ、エッチング雰囲気の圧力を０．４Ｐａで行った。これにより、ハードマスク１２'から露出した基板１１の表面側に５０μｍの深さの凹状パターン１３を形成した。 Next, as shown in FIG. 1D, the substrate 11 in which the hard mask 12 ′ is provided is introduced into a dry etching apparatus composed of NLD-800 manufactured by ULVAC, and dry etching is performed. Etching conditions in this case were CF ₄ [flow rate: 50 cm ³ / min], antenna power 1500 W, bias power 20 W, and etching atmosphere pressure 0.4 Pa. Thereby, a concave pattern 13 having a depth of 50 μm was formed on the surface side of the substrate 11 exposed from the hard mask 12 ′.

その後、図１（ｅ）に示すように、ナガセケムテック社製のクロムエッチャントＫ−４に５分間浸漬させることで、Ｃｒからなるハードマスク１２'（前記図１（ｄ）参照）を除去した。これにより、一主面側に凹状パターン１３が設けられたエッチングマスク１０を形成した。 Thereafter, as shown in FIG. 1 (e), the hard mask 12 ′ made of Cr (see FIG. 1 (d)) was removed by immersing in a chrome etchant K-4 manufactured by Nagase Chemtech Co., Ltd. for 5 minutes. . Thereby, the etching mask 10 provided with the concave pattern 13 on one main surface side was formed.

＜被処理基板の作製＞
次に、実施形態で図２を用いて説明した方法と同様の方法により、被処理基板２０を作製した。ここでは、有機膜２２としてＳＡＭ（Self Assembly monolayar)膜を形成した。具体的には、下地基板２１としては、コーニング社製の無アルカリガラス１７３７基板を用い、この下地基板２１に、例えば横浜油脂工業社製セミクリーンＬＣ−２からなる洗浄液を用いて超音波洗浄を行った。続いて、例えばサムコインターナショナル社製のＵＶ−１を用いて、下地基板２１のＵＶ−オゾンクリーニングを行った。 <Production of substrate to be processed>
Next, the to-be-processed substrate 20 was produced by the method similar to the method demonstrated using FIG. 2 in embodiment. Here, a SAM (Self Assembly monolayar) film is formed as the organic film 22. Specifically, as the base substrate 21, a non-alkali glass 1737 substrate manufactured by Corning is used, and this base substrate 21 is subjected to ultrasonic cleaning using a cleaning liquid made of, for example, semi-clean LC-2 manufactured by Yokohama Oil & Fats Co., Ltd. went. Subsequently, for example, UV-ozone cleaning of the base substrate 21 was performed using UV-1 manufactured by Samco International.

次いで、[３−(２−）アミノプロピル]トリエトキシシランを乳酸エチル中に混合し、０．５ｗ％の溶液を作製した。液の分散は、超音波にて行った。そして、例えば２０００ｒｐｍで３０秒間のスピンコーティングを行うことにより、下地基板２１上に有機膜２２を形成した後、ホットプレートで１２０℃、１０分間焼成した。その後、余分に堆積しているアミノシランを除去するため、エタノールで２０分間超音波洗浄した後、ホットプレートで１２０℃５分間乾燥した。これにより、下地基板２１上にアミノシランの単層膜からなる有機膜２２を形成した。この方法で有機膜２２の膜厚をＡＦＭにより確認したところ１．１〜１．３ｎｍであり、所望の成膜ができたことが確認された。 Next, [3- (2-) aminopropyl] triethoxysilane was mixed in ethyl lactate to prepare a 0.5 w% solution. The liquid was dispersed by ultrasonic waves. Then, for example, spin coating was performed at 2000 rpm for 30 seconds to form the organic film 22 on the base substrate 21 and then baked on a hot plate at 120 ° C. for 10 minutes. Then, in order to remove the excessive aminosilane deposited, it was ultrasonically washed with ethanol for 20 minutes and then dried on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes. As a result, an organic film 22 composed of a single layer film of aminosilane was formed on the base substrate 21. When the film thickness of the organic film 22 was confirmed by AFM by this method, it was 1.1 to 1.3 nm, and it was confirmed that a desired film was formed.

＜ドライエッチング＞
次に、実施形態で図３を用いて説明したエッチング装置３０の処理チャンバー３１内に、上記エッチングマスク１０および上記被処理基板２０を導入した。そして、被処理基板２０を基板保持手段３２の基板保持面３２ａに装着するとともに、上記エッチングマスク１０を、凹状パターン形成面側を基板保持手段３２側に向けた状態で、マスク保持手段３３のマスク保持面３３ａに装着した。 <Dry etching>
Next, the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 were introduced into the processing chamber 31 of the etching apparatus 30 described in the embodiment with reference to FIG. Then, the target substrate 20 is mounted on the substrate holding surface 32a of the substrate holding means 32, and the mask of the mask holding means 33 is placed with the etching mask 10 facing the concave pattern forming surface side toward the substrate holding means 32. It was attached to the holding surface 33a.

次いで、真空ポンプにより、処理チャンバー３１内を１０^-4Ｐａの真空状態にした後、ガス供給管３４から酸素ガスからなるエッチングガスを導入することで、処理チャンバー３１内の圧力を５×１０^-3ｍＰａとした。その後、基板保持面３２ａとマスク保持面３３ａとを近接させて、被処理基板２０とエッチングマスク１０とを接触状態で対向配置した。この際の接触圧力は０．２ｍＰａであった。 Next, after the inside of the processing chamber 31 is evacuated to 10 ⁻⁴ Pa by a vacuum pump, an etching gas composed of oxygen gas is introduced from the gas supply pipe 34, so that the pressure in the processing chamber 31 is reduced to 5 × 10 ^{−. 3} mPa. Thereafter, the substrate holding surface 32a and the mask holding surface 33a are brought close to each other, and the substrate 20 to be processed and the etching mask 10 are arranged to face each other in a contact state. The contact pressure at this time was 0.2 mPa.

次いで、基板保持面３２ａとマスク保持面３３ａに電圧を印加することで、被処理基板２０とエッチングマスク１０とで密閉された凹状パターン１３内にプラズマを発生させた。この際、印加した電圧は矩形波で１０ｋＶ、Ｄｕｔｙ５０％、周波数１０ｋＨｚであった。この状態で、約１０分間維持した。これにより、有機膜２２の凹状パターン１３と対向する領域が除去されることで、エッチングマスク１０の頂面１０ａに接触した部分の有機膜２２が残存し、有機膜２２にパターンが形成された。 Next, by applying a voltage to the substrate holding surface 32a and the mask holding surface 33a, plasma was generated in the concave pattern 13 sealed with the substrate 20 to be processed and the etching mask 10. At this time, the applied voltage was a rectangular wave of 10 kV, a duty of 50%, and a frequency of 10 kHz. This state was maintained for about 10 minutes. As a result, the region facing the concave pattern 13 of the organic film 22 was removed, so that the portion of the organic film 22 in contact with the top surface 10a of the etching mask 10 remained and a pattern was formed on the organic film 22.

次いで、電圧を切り、基板保持面３２ａとマスク保持面３３ａとを離間させて、エッチングマスク１０と被処理基板２０とを離間させ、処理チャンバー３１内に窒素を導入し、処理チャンバー３１内とした後、被処理基板２０を取り出した。 Next, the voltage is turned off, the substrate holding surface 32a and the mask holding surface 33a are separated from each other, the etching mask 10 and the substrate to be processed 20 are separated from each other, and nitrogen is introduced into the processing chamber 31 to form the inside of the processing chamber 31. Then, the to-be-processed substrate 20 was taken out.

その後、アミノシランの単層膜からなる有機膜２２がパターン形成された被処理基板２０をディップソール社製のパラジウム（Ｐｄ）触媒溶液（ＩＧ−０２１８Ａ）に４分間浸漬して、アミノ基にＰｄを吸着させた後、流水にて５分間リンスした。続いて、無電解めっき法により、上村工業社製のＮｉ-Ｂ用メッキ液ＢＥＬ８０１を用い、Ｐｄが吸着した部分にＮｉ膜を形成することで、基板２１上にＮｉからなる電極パターンを形成した。 Thereafter, the substrate 20 to be processed, on which the organic film 22 made of a single layer film of aminosilane is patterned, is immersed in a palladium (Pd) catalyst solution (IG-0218A) manufactured by Dipsol for 4 minutes, and Pd is added to the amino group. After adsorbing, it was rinsed with running water for 5 minutes. Subsequently, by using an electroless plating method, a Ni-B plating solution BEL801 manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd. was used to form an Ni film on the portion where Pd was adsorbed, thereby forming an electrode pattern made of Ni on the substrate 21. .

これにより、精細度がＬ／Ｓで１０μｍ／１０μｍの微細な電極パターンが形成されることが確認された。 As a result, it was confirmed that a fine electrode pattern having a definition of L / S and having a size of 10 μm / 10 μm was formed.

本発明のパターンの形成方法に係る実施形態のエッチングマスクの作成方法を説明するための製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating the preparation method of the etching mask of embodiment which concerns on the formation method of the pattern of this invention. 本発明のパターンの形成方法に係る実施形態の被処理基板を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the to-be-processed substrate of embodiment which concerns on the formation method of the pattern of this invention. 本発明のパターンの形成方法に係る実施形態のエッチング装置を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the etching apparatus of embodiment which concerns on the formation method of the pattern of this invention. 本発明のパターンの形成方法に係る実施形態のＶｉ−Ｐｄ曲線を示すための断面図（ａ）およびＶｉ−Ｐｄ曲線を示すグラフ（ｂ）ならびに、実施形態を説明するための断面図（ｃ）である。Sectional drawing (a) for showing Vi-Pd curve of embodiment which concerns on the formation method of the pattern of this invention, graph (b) which shows Vi-Pd curve, and sectional drawing for demonstrating embodiment (c) It is. 本発明のパターンの形成方法に係る実施形態を説明するための製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating embodiment which concerns on the formation method of the pattern of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０…エッチングマスク、１３…凹状パターン、１０ａ…頂面、１３ａ…底面、２０…被処理基板、２２…有機膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Etching mask, 13 ... Concave pattern, 10a ... Top surface, 13a ... Bottom surface, 20 ... Substrate to be processed, 22 ... Organic film

Claims

一主面側に凹状パターンが設けられたエッチングマスクを、前記凹状パターンを被処理基板に対向させて、接触状態または所定幅の間隙を有した状態で、前記被処理基板上に配置するとともに、前記エッチングマスクと前記被処理基板との間にエッチングガスを導入する第１工程と、
前記エッチングガスにより、前記被処理基板の前記凹状パターンとの対向領域をエッチングすることで、前記エッチングマスクの頂面と対向する前記被処理基板の表面側にパターンを形成する第２工程とを有する
ことを特徴とするパターンの形成方法。 An etching mask provided with a concave pattern on one main surface side is disposed on the substrate to be processed in a contact state or with a gap having a predetermined width with the concave pattern facing the substrate to be processed. A first step of introducing an etching gas between the etching mask and the substrate to be processed;
A second step of forming a pattern on the surface side of the substrate to be processed facing the top surface of the etching mask by etching a region of the substrate to be processed facing the concave pattern with the etching gas. A pattern forming method characterized by the above.

前記被処理基板の表面側には、被処理膜が設けられており、
前記第２工程では、前記エッチングにより前記被処理膜にパターンを形成する
ことを特徴とする請求項１記載のパターンの形成方法。 A film to be processed is provided on the surface side of the substrate to be processed,
The pattern forming method according to claim 1, wherein in the second step, a pattern is formed on the film to be processed by the etching.

前記エッチングマスクが絶縁性基板で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のパターンの形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein the etching mask is formed of an insulating substrate.

前記第２工程では、前記エッチングガスをプラズマ化してエッチングする
ことを特徴とする請求項１記載のパターンの形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein, in the second step, the etching gas is turned into plasma to perform etching.

前記第１工程では、前記エッチングマスクの頂面と前記被処理基板の表面との間でプラズマ放電が開始される第１の電圧値が、前記凹状パターンの底面と前記被処理基板の表面との間でプラズマ放電が開始される第２の電圧値よりも高くなるように、前記凹状パターンの深さおよび前記エッチングマスクと前記被処理基板との距離を調整して、前記エッチングマスクを前記被処理基板上に配置し、
前記第２工程では、前記第２の電圧値以上で、かつ第１の電圧値よりも低い電圧を、前記エッチングマスクと前記被処理基板との間に印加して、前記エッチングガスをプラズマ化してエッチングする
ことを特徴とする請求項４記載のパターンの形成方法。

In the first step, a first voltage value at which plasma discharge is started between the top surface of the etching mask and the surface of the substrate to be processed is determined between the bottom surface of the concave pattern and the surface of the substrate to be processed. The depth of the concave pattern and the distance between the etching mask and the substrate to be processed are adjusted so that the voltage becomes higher than the second voltage value at which plasma discharge is started between the etching mask and the processing target. Placed on the board,
In the second step, a voltage higher than the second voltage value and lower than the first voltage value is applied between the etching mask and the substrate to be processed, and the etching gas is converted into plasma. The pattern forming method according to claim 4, wherein etching is performed.