干蚀刻方法、微细结构形成方法、模板及模板的制造方法

专利名称：干蚀刻方法、微细结构形成方法、模板及模板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种对含鎢(w)和碳(c)的物质进行微细加工 的技术和以含鴒(w)和碳(c)的物质为构成要素的模板及模板 的形成方法。
背景技术：
近年来，伴随着因特网的普及，作为高速通信设施，光通信系 统的必要性越来越高。要想将该高速通信系统引入到一般家庭并进 一步进行普及，需要的就是能够实现构成光通信系统的光电路部件 的低价格化的技术。 为光电路部件的主要构成要素的光波导管， 一般情况下，是能 够利用由半导体制造工艺所代表的光刻技术和干蚀刻技术在玻璃基 板上形成所希望的沟图案而制造出来的。但是，因为在该方法下需 要高价的制造装置，所以难以实现光波导管部件的低价格化。这是 一个问题。因此，专利文献1中所叙述的方法引人注目，即通过将 形成有所希望的凹凸构造的模板(所谓的模具)压入由玻璃形成的 软化材料表面，而在玻璃表面上形成所希望的光波导管等。根据该 方法，只要有模板，就能够大批量生产所希望的光波导管，从而能 够低价地提供光电路部件。但是，因为该玻璃形成方法需要在高温 高压状态下进行，所以要求模板具有耐热性、刚性以及耐久性。以
是硬质金属的鵠(w)和碳(c)为主要成份的wc合金就是能够 满足该条件的材料。 专利文献1中所叙述的使用金刚石车刀的切削加工方法就是在 WC合金表面形成微细图案的方法，但是在该加工方法下刻入模板 上的凹凸尺寸在几微米以上，而且，在该加工方法下的加工均匀性 也有一定的限度。利用光刻技术和干蚀刻技术的微细加工技术，作
为不仅实现在用金刚石车刀进行的切削加工所能够实现的凹凸尺寸 范围的加工、还实现1微米以下的凹凸尺寸的加工的方法，是很有 效的。在该方法下，不仅能够形成微小凹凸，加工偏差也小，制造 模板的成本也比用金刚石车刀的切削加工法要低。这些都是有利之 处。 专利文献2中公开了能够用CF4或者SFe对WC合金进行干蚀 刻这一 WC合金的干蚀刻技术。 下面，参考图9 (a)和图9 (b)说明现有的干蚀刻方法。如 图9 (a)所示，在能够在减压状态下保持压力的反应室101中设 置有供气口 102和排气口 103。在反应室IOI的上部，设置有将从 供气口 102供来的气体变为等离子体状态的等离子体产生装置 104。在反应室101的下部，隔着绝缘体105设置有成为被处理物， 具体而言，就是WC合金基板或者表面上具有WC合金的基板(以 下统称为WC基板)107的放置台的电极106。在反应室101外部， 设置有用以将偏压施加给电极106的RF (射频波)电源108。 接着，以用CF4作蚀刻气体的情况为例，对图9 (a)所示的蚀 刻装置的工作情况进行说明。如图9 (a)所示，从供气口 102将 CF4供到反应室101内，利用等离子体装置104生成由CF4形成的 等离子体150，同时，利用RF电源108将RF偏压施加给WC基 板107。结果是，在等离子体150中，生成了 C、F或者CFn(n=l~4) 的游离基109以及它们的离子110。这里，通常情况下，在用于干 蚀刻的等离子体150中，由等离子体150生成的原子数/分子数比 率是F〉CF》〉C。游离基109各向等性地扩散并到达WC基板107。 但因为离子110在等离子体150和WC基板107之间被加速，所 以大致垂直着入射到WC基板107。特别是，在含氟原子的氟离子 F+及CFn+离子入射到WC基板107的情况下，切断WC的结合， W作为WFx (x=l~6)放出。另一方面，C作为CFy (y = l~4) 再次;故出。 参考图9 (b)，进一步详细地说明WC基板表面的蚀刻反应。如 图9 (b)所示，WC基板111上形成有抗蚀图案112。以抗蚀图案
112作为掩模，使用F+或者CF+的离子113a和113b对WC基板 111进行蚀刻的话，构成WC基板111的鴒便作为WFx (x=l~6) 114放出。此时，通过蚀刻形成的WC基板111的图案侧壁由于下 述理由而成为弓箭形状，也就是说，弯曲(bowing)形状。 在对WC基板111进行蚀刻的过程中，几乎所有的离子都和离 子113a那样，基本垂直地入射到WC基板111中，但因为离子基 本上具有能量扩散(离子能量角度分布)，所以如离子113b那样， 存在有斜着入射到WC基板111的离子。因此，通过垂直地入射到 WC基板lll的离子113a，则在以抗蚀图案112作为蚀刻掩模的 时候便能实现对WC基板111的各向异性(垂直)蚀刻。然而，因 为斜着入射到WC基板111的离子113b的碰撞，WC基板111的 图案侧壁被蚀刻，结果是该图案侧壁成为图9(b)所示的弯曲形状。 接着，参考

图10 (a)到图10 (d)，说明现有的WC合金的微 细结构形成方法以及利用该方法的模板的制造方法。
如图10 (a)所示，准备好WC合金基板121之后，如图10 (b)所示，在WC合金基板121上形成抗蚀图案122。抗蚀图案 122，通常是利用光刻技术形成。接着，如图10 (c)所示，以抗蚀 图案122为掩模对WC合金基板121进行图案复印。此时，是利 用干蚀刻技术进行图案复印。 若利用所述现有干蚀刻技术，因为等离子体150中入射到WC 合金基板121的离子123具有能量扩散，所以除了垂直入射到WC 合金基板121表面的成份A以外，还存在带着角度斜着入射到该表 面的成份，亦即斜入射成份B及C。因此，WC合金基板121的图 案侧壁被这些斜入射离子蚀刻的结果是，蚀刻剖面形状成为所谓的 弯曲形状，如图10 (c)所示。 接着，通过灰化除去抗蚀图案122之后，进行清洗工作。这样 一来，便形成了由表面及内部具有凹凸构造的WC合金基板121形 成的模板，如图10 (d)所示。 补充说明一下，作为使用模板进行加工的现有技术，有 S. Y. Chou等所提议的纳米压印光刻技术(参考例如专利文献3
及非专利文献1)等纳米压印法等这样的技术。纳米压印法，是通 过将模板压入形成在半导体晶片上的抗蚀薄膜中而来形成微细抗蚀 图案的技术，其目的在于形成最小尺寸是纳米级的微细图案，是现 在正处于开发中的技术。在纳米压印法所用的现有模板的微细结构
形成部分，使用了容易加工的Si02膜或者SisN4膜等。
专利文献l:特许第3152831号公报
专利文献2:特开平l一98229号公报
专利文献3:美国特许5772905号公报
非专利文献l: Stephen Y. Chou等、Appl. Phys. Lett.， Vol. 67、 1995年、P3114 —3116

发明内容
发明要解决的问题 但是，在现有的利用CF4或者SFe的干蚀刻方法中，如上所述， 因为不仅是图案底部被蚀刻，图案侧壁也被蚀刻，使该图案侧壁成 为弯曲形状，所以无法得到垂直蚀刻形状，也就不能进行高性能加 工。这是一个问题。另一个问题就是，利用现有千蚀刻方法进行加 工时，WC合金表面及其内部不能形成高精度的微细结构。结果是， 存在着不能制造具有高精度微细结构的WC合金模板这一大问题。 本发明正是为解决上述问题而研究开发出来的，其目的在于 提供一种能够防止图案侧壁被蚀刻而实现垂直蚀刻形状的WC合金 的干蚀刻方法。本发明的另一目的在于提供一种能够在WC合金 表面及其内部形成垂直形状的高精度微细结构的微细结构形成方 法。本发明的又一目的在于提供一种具有高精度微细结构的WC 合金模板及其制造方法。
用以解决问题的技术方案 为达成所述目的，本发明所涉及的干蚀刻方法，使用由含卣素 原子的气体和含氮原子的气体的混合气体生成的等离子体对含鴒和 碳的物体进行蚀刻。 根据本发明的干蚀刻方法，能够高速地进行能在含鴒和碳的物 体的表面及其内部实现无弯曲形状的高精度垂直形状或者高精度正
梯形形状的蚀刻加工。补充说明一下，wc合金或者以wc合金为
主要成份(W、 C的合计組成比率是原子百分率在50%以上)的物 体等，可作为含鴒和碳的物体。
在本发明的干蚀刻方法中，最好是，使用含卣素原子和氮原子 的气体(例如，NF3、 N2F、 NCls、 NBr3、 NIs)代替上述混合气 体。 在本发明的干蚀刻方法中，若上述含卣素原子的气体是含氯原 子的气体，便能可靠地收到所述效果。在该情况下，最好是，上述 含氯原子的气体，由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中的任 一种构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以 上的混合物构成。这样一来，因为这些分子是比较小的分子，所以 供气等时很容易处理，同时，能够借助等离子体放电高效地生成氯。 在本发明的干蚀刻方法中，若上述含卣素原子的气体是含氟原 子的气体，便能可靠地收到所述效果。在该情况下，最好是，上述 含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一种构 成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合物构 成。这样一来，能够高效地供给用以蚀刻鵠的氟。 在本发明的干蚀刻方法中，最好是，上述含氮原子的气体，是 氮气分子、氨气分子中的任一种，或者是氮气分子、氨气分子的混 合物。这样做，能够借助等离子体放电高效地生成氮原子。 在本发明的干蚀刻方法中，最好是，上述混合气体中进一步混 合上含氢原子的气体。这样做，除了供给氮原子以外，还供给了氢 原子，所以含钨和碳的物质中的碳的除去效果增大。从而便能够使 蚀刻速率提高。在该情况下，最好是所述含氢原子的气体是氢气分 子。这样做，就容易提供气体等，实用性提高，同时能够高效地供 给氢原子。 在本发明的干蚀刻方法中，最好是，上述混合气体中进一步混 合有含氧原子的气体。这样一来，就能通过加氧效果提高对含鴒和 碳的物体的蚀刻速率。再就是，可以使用含卣素原子和氧原子的气 体(进一步含氮原子也可以)，例如C0C12、 C1F03、 N0C1、 N02C1、
SOCl2、 SO2Cl2或者S03HC1等来代替在上述混合气体中混合上含 氧原子的气体。 在本发明的千蚀刻方法中，最好是，上述混合气体中进一步混 合有惰性气体。这样做，能够借助惰性气体添加效果使等离子体放 电更加稳定化，所以很容易使所谓的工艺窗(在可适用的工艺条件 下的宽度)。 在本发明的干蚀刻方法中，上述含卣素原子的气体，是含溴原 子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气体、 含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任意两种 以上的混合物。特別是，在混合上含溴原子的气体或者含碘原子的 气体作为含卣素原子的气体的情况下，能够增大溴或者碘的效果即 对加工部分的侧壁保护效果。正因为如此，不仅很容易实现高精度 垂直形状加工，还能够实现高精度正梯形形状加工。再就是，含氯 原子、氟原子、溴原子或者碘原子的气体中两种以上的卤素原子的 气体，可以是例如C1F3、 CClFs、 CClsF、 CC12F2、 IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等。 本发明所涉及的微细结构形成方法，包括在含鴒和碳的物体 上形成掩模图案的工序，以及使用所述掩模图案利用由含卣素原子 的气体和含氮原子的气体組成的混合气体生成的等离子体对上述物 体进行干蚀刻的工序。 根据本发明的微细结构形成方法，能够高速地进行能够在含鴒 和碳的物体的表面及其内部实现无弯曲形状的高精度垂直形状或者 高精度正梯形形状的加工。 在本发明的微细结构形成方法中，最好是，使用含卣素原子和 氮原子的气体(例如，NF3、 N2F、 NCl3、 NBrs、 NI3)代替上述 混合气体。 在本发明的微细结构形成方法中，若上述含卣素原子的气体是 含氯原子的气体，便能可靠地收到所述效果。在该情况下，最好是， 上述含氯原子的气体，由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中 的任一种构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两
种以上的混合物构成。这样一来，因为这些分子是比较小的分子， 所以供气等时很容易处理，同时，能够借助等离子体放电高效地生 成氯。因此，能够更廉价地对含钨和碳的物质进行高精度垂直形状 加工。 在本发明的微细结构形成方法中，若上述含卣素原子的气体是 含氟原子的气体，便能可靠地收到所述效果。在该情况下，最好是， 上述含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一 种构成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合 物构成。因为这样做能够高效地供给用以蚀刻钨的氟，所以能够高 速地进行微细结构力口工。 在本发明的微细结构形成方法中，最好是，上述含氮原子的气 体，是氮气分子、氨气分子中的任一种，或者是氮气分子、氨气分 子的混合物。这样做，因为这些分子是比较小的分子，所以供气等 时很容易处理，同时，能够借助等离子体放电高效地生成氮。因此， 能够更廉价地对含钨和碳的物质进行高精度垂直形状加工。 在本发明的微细结构形成方法中，最好是，上迷混合气体中进 一步混合上含氢原子的气体。这样做，除了供给氮原子以外，还供 给了氢原子，所以含钨和碳的物质中的碳的除去效果增大。从而便 能够使蚀刻速率提高。因此，能够更加高速地对含钨和碳的物质进 行高精度垂直形状加工。在该情况下，最好是所述含氢原子的气体 是氢气分子。这样做，就容易提供气体等，实用性提高，同时能够 高效地供给氢原子。因此，能够高速且廉价地对含钨和碳的物体进 行高精度垂直形状加工。而且，特别是在上述含氢原子的气体是碳 氬化合物的情况下，能够加工出正梯形形状。 在本发明的微细结构形成方法中，最好是，上述混合气体中进 一步混合有含氧原子的气体。这样一来，就能通过加氧效果提高蚀 刻速率，所以能够对对含钨和碳的物体高速地进行高精度垂直形状 加工。最好是，使用氧分子、氧化氮分子、氧化硫分子、氧化碳分 子中之一，或者这些分子中两种以上的混合物作为含氧原子的气体。 因为这样做能够高效地供给氧，所以能够稳定且高速地对含钨和碳
的物质进行高精度垂直形状加工。再就是，可以使用含卣素原子和
氧原子的气体(进一步含氮原子也可以)，例如C0C12、 C1F03、 NOCl、 N02C1、 SOCl2、 SO2Cl2或者SOsHCl等来代替在上述混 合气体中混合上含氧原子的气体。 在本发明的微细结构形成方法中，最好是，上述混合气体中进 一步混合有惰性气体。这样做，能够借助惰性气体添加效果使等离 子体放电更加稳定化，所以很容易使所谓的工艺窗。结果是，能够 更稳定地对含鴒和碳的物质进行高精度垂直形状加工。 在本发明的微细结构形成方法中，上述含卣素原子的气体，是 含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的 气体、含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任 两种以上的混合物。特别是，在混合上含溴原子的气体或者含碘原 子的气体作为含卣素原子的气体的情况下，能够增大溴或者碘的效 果即对加工部分的侧壁保护效果。正因为如此，不仅很容易实现高
精度垂直形状加工，还能够实现高精度正梯形形状加工。再就是， 含氯原子、氟原子、溴原子或者碘原子的气体中两种以上的卣素原 子的气体，可以是例如C1F3、 CC1F3、 CC13F、 CC12F2、 ICl、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等。
本发明所涉及的模板的制造方法，利用由含卣素原子的气体和 含氮原子的气体組成的混合气体所生成的等离子体将含鵠和碳的物 体加工成模板。
根据本发明的模板的制造方法，因为是利用本发明的干蚀刻方 法的模板制造方法，所以能够高速地制造由含鴒和碳的物体形成、 且具有垂直剖面形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 在本发明的模板的制造方法中，最好是，使用含卣素原子和氮 原子的气体(例如，NFs、 N2F、 NCls、 NBrs、 NI3)代替上述混 合气体。 在本发明的模板的制造方法中，若上述含i素原子的气体是含 氯原子的气体，便能可靠地收到所述效果。在该情况下，上述含氯 原子的气体，由氯气分子、氯化氪分子、三氯化硼分子中的任一种
构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以上的 混合物构成。这样一来，因为这些分子是比较小的分子，所以供气 等时很容易处理，同时，能够借助等离子体放电高效地生成氯。因 此，能够更廉价地制造出所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的 侧壁的模板。 在本发明的模板的制造方法中，若上述含卣素原子的气体是含 氟原子的气体，便能可靠地收到所述效果。在该情况下，最好是， 上述含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一 种构成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合 物构成。因为这样做能够高效地供给用以蚀刻钨的氟，所以能够高 速且更廉价地制造出所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正 梯形剖面形状的模板。 在本发明的模板的制造方法中，最好是，上述含氮原子的气体， 是氮气分子、氨气分子中的任一种，或者是氮气分子、氨气分子的 混合物。这样做，因为这些分子是比较小的分子，所以供气等时很 容易处理，同时，能够借助等离子体放电高效地生成氮原子。因此， 能够高速且更廉价地制造出所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状 或者正梯形剖面形状的模板。 在本发明的模板的制造方法中，最好是，上述混合气体中进一 步混合上含氢原子的气体。这样做，除了供给氮原子以外，还供给 了氢原子，所以含鴒和碳的物质中的碳的除去效果增大。从而便能 够使蚀刻速率提高。因此，能够高速且更廉价地制造出所包括的微 小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖面形状的模板。在该情况 下，最好是所述含氢原子的气体是氮气分子。这样做，就容易提供 气体等，实用性提高，同时能够高效地供给氢原子。能够高速且更
廉价地制造出所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖 面形状的模板。 在本发明的模板的制造方法中，最好是，上述混合气体中进一 步混合有含氧原子的气体。这样一来，就能通过加氧效果提高对含 鴒和碳的物质的蚀刻速率，而能够高速且更廉价地制造出所包括的
微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖面形状的模板。再就是， 可以使用含卣素原子和氧原子的气体(进一 步含氮原子也可以)，例
如C0Cl2、 ClFOs、 NOCl、 N02C1、 SOCk、 SO2CI2或者SOsHCl 等来代替在上述混合气体中混合上含氧原子的气体。
在本发明的模板的制造方法中，最好是，上述混合气体中进一 步混合有情性气体。这样做，能够借助惰性气体添加效果使等离子 体放电更加稳定化，所以很容易使所谓的工艺窗。结果是，能够更 稳定地制造出所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖 面形状的模板。 在本发明的模板的制造方法中，上述含卣素原子的气体，是含 溴原子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气 体、含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任意 两种以上的混合物。特别是，在混合上含溴原子的气体或者含碘原 子的气体作为含卣素原子的气体的情况下，能够增大溴或者碘的效 果即对加工部分的侧壁保护效果。正因为如此，不仅容易地、高速 地且廉价地制造出所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的侧壁的 模板，而且能容易地、高速地且廉价地制造出所包括的微小凹凸具 有高精度正梯形形状的侧壁的模板。再就是，含氯原子、氟原子、 溴原子或者碘原子的气体中两种以上的卣素原子的气体，可以是例 如C1F3、 CClFs、 CC13F、 CC12F2、 IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl 等。 本发明所涉及的模板，是利用由含卣素原子的气体和含氮原子 的气体組成的混合气体所生成的等离子体对含鴒和碳的物体进行成 形加工而制得的。 根据本发明的模板，因为是利用本发明的干蚀刻方法制得的模 板，所以能够高速地提供由含鵠和碳的物体形成、且具有垂直剖面 形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 在本发明的模板中，最好是，使用含卣素原子和氮原子的气体 (例如，NFs、 N2F、 NCls、 NBrs、 NIs)代替上述混合气体。
在本发明的模板中，若上述含卣素原子的气体是含氯原子的气
体，便能可靠地收到所迷效果。在该情况下，最好是，上述含氯原 子的气体，由氯气分子、氯化氪分子、三氯化硼分子中的任一种构 成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以上的混 合物构成。这样一来，因为这些分子是比较小的分子，所以供气等 时很容易处理，同时，能够借助等离子体放电高效地生成氯。因此， 能够更廉价地提供所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的侧壁的 模板。 在本发明的模板中，若上述含卣素原子的气体是含氟原子的气 体，便能可靠地收到所迷效果。在该情况下，最好是，上述含氟原 子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一种构成，或 者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合物构成。因 为这样做能够高效地供给用以蚀刻鴒的氟，所以能够高速且更廉价 地提供所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖面形状 的模板。 在本发明的模板中，最好是，上述含氮原子的气体，是氮气分 子、氨气分子中的任一种，或者是氮气分子、氨气分子的混合物。 这样做，因为这些分子是比较小的分子，所以供气等时很容易处理， 同时，能够借助等离子体放电高效地生成氮原子。因此，能够高速 且更廉价地提供所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形 剖面形状的模板。 在本发明的模板中，最好是，上述混合气体中进一步混合上含 氢原子的气体。这样做，除了供给氮原子以外，还供给了氢原子， 所以含鴒和碳的物质中的碳的除去效果增大。从而便能够使蚀刻速 率提高。因此，能够高速且更廉价地提供所包括的微小凹凸具有高 精度垂直形状或者正梯形剖面形状的模板。在该情况下，最好是所 述含氢原子的气体是氪气分子。这样做，就容易提供气体等，实用 性提高，同时能够高效地供给氪原子。能够高速且更廉价地提供所 包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖面形状的模板。 在本发明的模板中，最好是，上述混合气体中进一步混合有含 氧原子的气体。这样一来，就能通过加氧效果提高对含钨和碳的物说明书第12/52页
质的蚀刻速率，而能够高速且更廉价地提供所包括的微小凹凸具有 高精度垂直形状或者正梯形剖面形状的模板。再就是，可以使用含
卤素原子和氧原子的气体(进一步含氮原子也可以)，例如COCl2、 ClFOs、 N0C1、 N02C1、 SOCl2、 SO2CI2或者S03HC1等来代替 在上述混合气体中混合上含氧原子的气体。
在本发明的模板中，最好是，上述混合气体中进一步混合有惰 性气体。这样做，能够借助惰性气体添加效果使等离子体放电更加 稳定化，所以很容易使所谓的工艺窗。结果是，能够更稳定地提供 所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者正梯形剖面形状的模 板。 在本发明的模板中，上述含卣素原子的气体，是含溴原子的气 体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气体、含氟原 子的气体、含溴原子的气体、含碘原子的气体中任意两种以上的混 合物。特别是，在混合上含溴原子的气体或者含碘原子的气体作为 含卣素原子的气体的情况下，能够增大溴或者碘的效杲即对加工部 分的侧壁保护效果。正因为如此，不仅容易地、高速地且廉价地提 供所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的侧壁的模板，而且能容 易地、高速地且廉价地制造出所包括的微小凹凸具有高精度正梯形 形状的侧壁的模板。再就是，含氯原子、氟原子、溴原子或者碘原 子的气体中两种以上的卤素原子的气体，可以是例如C1F3、 CC1F3、 CCI3F、 CC12F2、 IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等。
根据本发明的模板，因为是利用本发明的干蚀刻方法制得的模 板，所以越靠近所述物体的成形加工面的区域，氮含量越高。 发明的效果 根据本发明所涉及的干蚀刻方法，因为利用由含卣素原子(例 如氯原子、氟原子)的气体和含氮原子的气体组成的混合气体所生 成的等离子体进行蚀刻，所以能够由从该等离子体供来的卣素原子 (游离基)及其离子将鵠蚀刻除去。于是，因为从蚀刻反应表面生 成WFx (x=l 6)、挥发性比WFx低的WClx (x=l~6)等，所以 其中的一部分在蚀刻中途再次附着到WC合金等图案侧壁上。结果
是，由于该再次附着而生成的侧壁保护膜就能够阻止由于入射到图 案侧壁的离子撞击所带来的蚀刻反应，从而能够实现垂直的蚀刻剖 面形状。另一方面，在等离子体供来的氮及其离子的作用下，碳以
CN或者C2N2的形式被有效地除去，所以卣素能够使对鵠的蚀刻效 率提高。结果是，能够高速地进行含钨和碳的物质的垂直形状蚀刻。
根据本发明所涉及的千蚀刻方法，通过在由含卣素原子的气体 和含氮原子的气体組成的混合气体中进一步混合上含氢原子的气 体，便不仅能使含鵠和碳的物质中的碳以CN或者C2N2的形式除 去，还能以挥发性高的HCN的形式除去。从而能够进行更高速的 垂直形状蚀刻。 根据本发明的干蚀刻方法，在使用含溴原子的气体或者含碘原 子的气体作为含卣素原子的气体的情况下，从蚀刻表面生成了挥发 性比WClx (x=l 6)更低的WBrx (x=l 6)或者WIx (x=l~6)。 于是，因为侧壁保护膜形成得较厚，所以不仅能实现垂直形状蚀刻， 还能实现正梯形蚀刻。再就是，在不用含氯原子的气体，而是用含 溴原子的气体或者含碘原子的气体中之任一种气体或者是这些气体 的混合物的情况下，也能够靠由氮带来的碳除去效果甚至是由氢带 来的碳除去效果，来实现垂直形状蚀刻及正梯形形状蚀刻。 根据本发明的微细结构形成方法，能够在含钩和破的物质的表 面及内部形成具有垂直剖面形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸。 根据本发明的模板的制造方法，能够制造出由含鴒和碳的物体 形成、且具有垂直剖面形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 根据本发明的模板，能够实现由含鵠和碳的物体形成、且具有 垂直剖面形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。
补充说明一下，在本发明所涉及的干蚀刻方法、微细结构形成 方法、模板的制造方法以及模板中，即使在含鴒和碳的物体中又含 有氮(N)，也能收到同样的效果。换句话说，即使将本发明用到 WCN合金或者WNC合金等离子体中也能收到同样的效果。 附图的筒单说明 图1 (a)及图1 (b)是本发明第一个实施例所涉及的干蚀刻
方法的说明图。
图2是本发明第二个实施例所涉及的干蚀刻方法的说明图。 图3 (a)及图3 (b)是本发明第三个实施例所涉及的干蚀刻 方法的说明图。
图4 (a)到图4 (f)是显示本发明第四个实施例所涉及的微 细结构形成方法及利用该微细结构形成方法的模板制造方法的各个 工序的剖面图。
图5 (a)是本发明第五个实施例所涉及的模板的整体剖面图， 图5 (b)到图5 (g)分別是显示图5 (a)所示的模板表面的微小 凹凸放大后的情况的图。
图6 (a)及图6 (b)是本发明第六个实施例所涉及的千蚀刻 方法的说明图。
图7 (a)到图7 (f)是显示本发明第七个实施例所涉及的微细 结构形成方法及利用该微细结构形成方法的模板制造方法的各个工 序的剖面图。
图8 (a)是本发明第八个实施例所涉及的模板的整体剖面图，
图8 (b)到图8 (g)分别是显示图8 (a)所示的模板表面的微小
凹凸放大后的情况的图。
图9 (a)及图9 (b)是显示现有的千蚀刻方法的说明图。 图10 (a)到图10 (d)是显示现有的微细结构形成方法及利
用该微细结构形成方法的模板的制造方法下的各个工序的剖面图。
符号说明
1反应室
2供气口
3排气口
4等离子体产生装置
5绝缘体
6电极
7WC基板
8RF电源
9游离基
10离子
11WC基板
12抗蚀图案
13a、13b、 13c 离子
14侧壁保护膜
15氢离子
16a、16b、 16c 离子
21WC合金基板
22抗蚀图案
23离子
24a、24b 侧壁保护膜
31底层基板
31a由金属或者导电性物质制成的基板
31b由绝缘物质制成的基板
31c由半导体物质制成的基板
32含鴒和碳的物体
50、55等离子体
61反应室
62供气口
63排气口
64等离子体产生装置
65绝缘体
66电极
67WC基板
68RF电源
69游离基
70离子
71WC基板
72抗蚀图案
73a、73b、 73c 离子
74游离基
75离子
76侧壁保护膜
81WC合金基板
82抗蚀图案
83离子
84a 、84b 側壁保护膜
85WCN层
91底层基板
91a由金属或者导电性物质制成的基板
91b由绝缘物质制成的基板
91c由半导体物质制成的基板
92含鴒和碳的物体
具体实施例方式
(第一个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第 一个实施例所涉及的千蚀刻方法。 图1 (a)及图1 (b)是本发明第一个实施例所涉及的千蚀刻 方法的说明图。如图1 (a)所示，在能够在减压状态下保持压力的 反应室1中设置有供气口 2和排气口 3。在反应室1的上部，设置 有将从供气口 2供来的气体变为等离子体状态的等离子体产生装置 4。在反应室1的下部，隔着绝缘体5设置有成为被处理物具体而 言就是WC合金基板或者表面上具有WC合金的基板(以下统称为 WC基板)7的放置台的电极6。在反应室l外部，设置有用以将 偏压施加给电极6的RF (射频波)电源8。
接着，以用氯气和氮气作蚀刻气体的情况为例，对图1 (a)所 示的蚀刻装置的工作情况，亦即本实施例的干蚀刻方法进行说明。 如图1 (a)所示，从供气口 2将氯气和氮气供到反应室1内，利用 等离子体产生装置4生成由氯气和氮气形成的等离子体50，同时， 利用RF电源8将RF偏压施加给WC基板7。结果是，在氯气和
氮气的混合等离子体50中，生成了氯游离基(Cln*(n=l、 2))和 氮游离基(Nm *( m=l、 2)) 9、氯离子CL+( n=l、 2))和氮离子 Nm+( m=l、 2)) 10。需提一下，在该申请中，"*"表示的是游离 基，当然包括处于激励状态的原子。
游离基9各向等性地扩散并到达WC基板7。但因为离子10 在等离子体50和WC基板7之间被加速，所以大致垂直着入射到 WC基板7。此时，离子10中氯离子CL+由于它的运动能量而切断 WC结合和鴒起反应，放出WClx (x=l~6)。另一方面，虽然C中 也有作为CClx (x=l~4)被除去的，但主要是以CN或者C2N2被 除去。 参考图1 (b)，进一步详细说明WC基板表面的蚀刻反应。图 1 (b)示出了利用该实施例的干蚀刻方法对WC基板进行蚀刻到中 途的情况。如图1 (b)所示，在WC基板11上形成抗蚀图案12 之后，以抗蚀图案12为掩模，使用Cln(n=l、 2)离子即离子13a、 13b及13c对WC基板11进行蚀刻的话，形成WC基板11的W， 便作为成为侧壁保护膜14的WClx(x=l~6)放出。补充说明一下， 虽然图1 (b)中未图示，图1 (a)的游离基9中氯游离基从等离 子体中各向等性地飞出。可以这样认为 一部分氯游离基会物理地
或者化学地附着在蚀刻加工表面(WC基板11的图案底部和侧壁 部、抗蚀图案12的上部和侧部)，在蚀刻加工表面反射返回到气相 中或者是先物理地附着在蚀刻加工表面之后，再放出等。这里，和 是氟的情况相比，已附着到蚀刻加工表面的氯游离基极难发生主动 的化学反应。 另一方面，氯离子中大致垂直于WC基板11入射的离子13a， 会借助离子碰撞能量切断W和C的结合，同时和W化学结合而生 成作为反应生成物的WClx。这里，WCx和多个入射氯离子进行多 次反应，最终是作为WCk、 WCle等分子放出到气相中。有时候也 会发生以下情况，即象氯离子13b那样，离子13b在蚀刻反应表面 和W起化学反应，结果是所生成的反应生成物WClx放出到气相 中，并附着到蚀刻途中的WC基板11的图案侧壁或者抗蚀图案12
的側面。特别是在WClx的x二l 4的情况下很容易发生该附着。因 为和WFx相比，WClx的蒸气压较低，所以附着后的再次放出几率 变低。结果是，已附着到WC基板11的图案侧壁的WClx便以沉 积在该侧壁的状态形成侧壁保护膜14。这一点也很容易从WFe的 沸点是17.5°C (大气压)，而WCls、 WCk的沸点分别是275.6。C、 346.7。C判断出来。由于该侧壁保护膜14的存在，而防止了图案侧 壁被对着WC基板11斜入射的氯离子13c蚀刻。所以该侧壁不会 出现象现有技术那样的弯曲形状。补充说明一下，WC基板11中的 C也有作为和氯的反应生成物，以CClx (x=l~4)特别是CCk的 形式被除去的，但主要是在氮离子的作用下作为CN或者C2N2被 除去。 这样，根据该实施例的干蚀刻方法，能进行在以鴒和碳为主要 成份的物质即WC合金的表面及内部能够实现无弯曲形状的高精度 垂直形状的蚀刻。 补充说明一下，在该实施例中，说明的是用氯气分子作为含氯 原子的气体的情况，不仅如此，还可以用氯化氢分子、三氯化硼分 子中的任一种代替氯气分子。还可以使用氯气分子、氯化氢分子以 及三氯化硼分子中任意两种气体或者所有气体的混合物。这样一来， 因为这些分子是比较小的分子，所以不仅供气等的搡作很容易，还 能通过等离子体放电高效地生成氯。结果是，能够以低成本供气。 当然，即使使用上述以外其它的含氯气体，也能实施该发明的干蚀 刻方法。不过， 一般情况是，分子越大，蒸气压就越低，有时候还 会成为固体源，结果是，不仅难以供给，使用它的成本也增大。 在该实施例中，使用的是由含氯原子的气体和含氮原子的气体 組成的混合气体，不仅如此，还可以使用含其它卣素原子的气体来 代替含氯原子的气体。也可以用含氯原子或者其它卣素原子与氮原 子的气体(例如NF3、 N2F、 NCla、 NBr3、 NL等)来代替由含氯 原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体。 在该实施例中，用氮气分子作含氮原子的气体，不仅如此，还 可用氨气分子或者氮气分子与氨气分子的混合物来代替它。 在该实施例中，若在由含氯原子的气体和含氮原子的气体組成 的混合气体中混合上含氧原子的气体，则能使蚀刻速率提高。这是 因为不仅出现了 W被氯离子除去后所残留下的C作为CClx (x=l~4)及CN或者C2N2被除去的效果，还出现了由于氧游离基 和氧离子的作用而使该C作为C02或者CO除去的效果所致。该后 一效果，即使含氧的气体的流量小于含氯和氧的气体整体流量的10 %也足以产生。从实用角度来看的话，将含氧的气体流量设定在整 个气体流量的大约50%以下的范围内所希望的流量上即可。若使用 氧分子、氧化氮分子、氧化硫分子或者氧化碳分子中之一或者这些 气体中两种以上的混合物作为含氧原子的气体，便能高效率地供给 氧。还可以使用含氯原子和氧原子的气体(进一步含氮原子也可以)， 例如C0C12、 C1F03、 N0C1、 N02C1、 SOCl2、 SO2Cl2或者S03HC1 等来代替在由含氯原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体中 混合上含氧原子的气体。 在该实施例中，因为若在由含氯原子的气体和含氮原子的气体 组成的混合气体中混合上惰性气体，便能够借助该惰性气体添加效 果使等离子体放电更加稳定化，所以很容易扩大所谓的工艺窗。具 体而言，通过以氯气几倍以上的流量混合上惰性气体，等离子体中 的电子温度便由惰性气体的电子温度决定，故结果是等离子体放电 稳定化。可以使用例如Ar作惰性气体。通过选择He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe或者Rn作情性气体，便能够使等离子体中的电子温度提高 或者下降。换句话说，因为由情性气体生成的等离子体的电子温度 很大程度上依赖于惰性气体的第一离子化能量，所以想生成高电子 溫度的等离子体时，则使用原子序号较小的惰性气体；想生成低电 子温度的等离子体时，则使用原子序号较大的惰性气体。当然，也 可将两种以上的惰性气体混合起来使用。
作为该实施例中所使用的蚀刻装置，有平行平板型等反应性 离子蚀刻(RIE)装置、双频平行平板型RIE装置、磁控增强RIE (MERIE)装置、电感耦合等离子体(ICP: inductively coupled plasma)蚀刻装置、电子回旋共振(ECR)蚀刻装置、UHF等离
子体蚀刻装置或者磁中性线放电(NLD: neutral loop discharge) 蚀刻装置中之任一种蚀刻装置。虽然装置方式不同，最佳蚀刻条件 也就不同，但该实施例中的蚀刻条件的范围，例如是气体流量在几 十到几百cc/min (室温)，压力是0.1 20Pa，等离子体生成用高 频功率是100到几千瓦特，RF偏置是100到1000瓦特。
在该实施例中，用以鴒和碳为主要成份的WC基板作蚀刻对象， 还可用表面含鴒和碳的物质的金属、绝缘物质或者半导体物质中之 任一种作为蚀刻对象。而且，即使含鎢和碳的物质中进一步含氮， 也能收到和该实施例一样的效果。换句话说，即使以WCN合金或 者WNC合金为蚀刻对象，也能收到和该实施例一样的效果。 (第二个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第二个实施例所涉及的干蚀刻方 法。该实施例中的千蚀刻方法和第一个实施例的不同之处，在于 在该实施例中，在由含氯原子的气体和含氮原子的气体組成的混合 气体中再混合上含氢原子的气体生成等离子体，这样对以鎢和碳为 主要成份的物质进行干蚀刻。
图2是本发明第二个实施例所涉及的干蚀刻方法的说明图。下 面，以用氯气分子作含氯的气体，用氮气分子作含氮原子的气体， 用氪气分子作为含氢原子的气体的情况为例，对该实施例的干蚀刻 方、法加以^兌明。
如图2所示，在该实施例中，在WC基板11上形成抗蚀图案 12之后，再以抗蚀图案12为掩模，使用由氯气分子生成的Cln+ (n=l、 2)离子13a、 13b、 13c以及由氢气分子生成的氪离子(H+、 H2+) 15对WC基板11进行蚀刻。补充说明一下，还会从氪气分 子生成氢游离基。 该实施例的蚀刻机理和第一个实施例的不同之处，在于碳的除 去反应上。换句话说，和第一个实施例一样，在该实施例中，WC 基板ll中的碳，也是以和氯的反应生成物CClx (x=l~4)的形式， 特别是CCl4的形式被蚀刻除去，同时也在氮离子的作用下作为CN 或者C2N"皮除去。话又说回来，在该实施例中，除了供给氮之外，
还供给氢，所以WC基板ll中的C也作为蒸气压比CClx、 CN及 C2N2都低的HCN被除去，所以碳的除去效果飞跃地增大。结果是， 氯对鴒的蚀刻速度大大提高。
因此，根据第二个实施例，能高速地进行在以钨和碳为主要成 份的物质即WC合金的表面及内部能够形成无弯曲形状的高精度垂 直形状的蚀刻。 补充说明一下，在该实施例中，说明的是用氯气分子作为含氯 原子的气体的情况，不仅如此，还可以用氯化氢分子、三氯化硼分 子中的任一种代替氯气分子。还可以使用氯气分子、氯化氢分子以 及三氯化硼分子中任意两种气体或者所有气体的混合物。这样一来， 因为这些分子是比较小的分子，所以不仅供气等的搡作很容易，还 能通过等离子体放电高效地生成氯。结果是，能够以低成本供气。 当然，即使使用上述以外其它的含氯气体，也能实施本发明的干蚀 刻方法。不过， 一般情况是，分子越大，蒸气压就越低，有时候还 会成为固体源，结果是，不仅难以供给，使用它的成本也增大。 在该实施例中，使用的是由含氯原子的气体、含氮原子的气体 以及含氢原子的气体組成的混合气体，不仅如此，还可以使用含其 它卤素原子的气体来代替含氯原子的气体。也可以用由含氯原子或 者其它卤素原子与氮原子的气体(例如NFs、 N2F、 NC13、 NBr3、 NIs等)及含氢原子的气体組成的混合气体，或者是由含氯原子或 者其它卣素原子与含氮原子的气体及含氮原子和氢原子的气体(例 如NHb)組成的混合气体，代替由含氯原子的气体、含氮原子的气 体以及含氢原子的气体組成的混合气体。 在该实施例中，用氮气分子作含氮原子的气体，不仅如此，还 可用氨气分子或者氮气分子与氨气分子的混合物来代替它。 在该实施例中，若在由含氯原子的气体、含氮原子的气体以及 含氢原子的气体組成的混合气体中混合上含氧原子的气体，则能使 蚀刻速率进一步提高。这是因为不仅出现了 W被氯离子除去后所残 留下的C作为CClx (x=l~4) CN及C2N2被除去，还作为蒸气压 比CClx、 CN及C2N2都低(换句话说，挥发性高)的HCN被除
去的效果，而且出现了由于氧游离基和氧离子的作用而使该c作为
C02或者CO除去的效果所致。该后一效果，即使含氧的气体的流 量小于含氯和氧的气体整体流量的10%也足以产生。从实用角度来 看的话，将含氧的气体流量设定在整个气体流量的大约50%以下的 范围内所希望的流量上即可。若使用氧分子、氧化氮分子、氧化硫 分子或者氧化碳分子中之一或者这些气体中两种以上的混合物作为 含氧原子的气体，便能高效率地供给氧。还可以使用含氯原子和氧 原子的气体(进一步含氮原子或者氢原子也可以)，例如C0C12、 C1F03、 N0C1、 N02C1、 SOCl2、 SO2CI2或者SOsHCl等来代替 在由含氯原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体中混合上含 氧原子的气体。 在该实施例中，因为若在由含氯原子的气体、含氮原子的气体 以及含氢原子的气体組成的混合气体中混合上惰性气体，便能够借 助该惰性气体添加效果使等离子体放电更加稳定化，所以很容易扩 大所谓的工艺窗。具体而言，通过以氯气几倍以上的流量混合上惰
性气体，等离子体中的电子温度便由惰性气体的电子温度决定，故 结果是等离子体放电稳定化。可以使用例如Ar作惰性气体。通过 逸择He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe或者Rn作惰性气体，便能够使等离 子体中的电子温度提高或者下降。换句话说，因为由惰性气体生成 的等离子体的电子温度很大程度上依赖于惰性气体的第一离子化能 量，所以想生成高电子温度的等离子体时，则使用原子序号较小的 惰性气体；想生成低电子温度的等离子体时，则使用原子序号较大 的惰性气体。当然，也可将两种以上的惰性气体混合起来使用。 作为该实施例中所使用的蚀刻装置，有平行平板型等反应性 离子蚀刻(RIE)装置、双频平行平板型RIE装置、磁控增强RIE (MERIE)装置、电感耦合等离子体(ICP)蚀刻装置、电子回旋 共振(ECR)蚀刻装置、UHF等离子体蚀刻装置或者磁中性线放 电(NLD)蚀刻装置中之任一种蚀刻装置。 在该实施例中，用以鴒和碳为主要成份的WC基板作蚀刻对象， 还可用表面含鵠和碳的物质的金属、绝缘物质或者半导体物质中之
任一种作为蚀刻对象。而且，即使含鴒和碳的物质中还含氮，也能
收到和该实施例一样的效果。换句话说，即使以WCN合金或者 WNC合金为蚀刻对象，也能收到和该实施例 一样的效果。
(第三个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第三个实施例所涉及的干蚀刻方 法。该实施例中的干蚀刻方法和第一个实施例的不同之处，在于 在该实施例中，在由含氯原子的气体和含氮原子的气体組成的混合 气体中进一步混合上含溴原子的气体、含碘原子的气体这二者中至 少一种气体来生成等离子体，这样对以钨和碳为主要成份的物质进 行干蚀刻。 图3 (a)及图3 (b)是本发明第三个实施例所涉及的干蚀刻 方法的说明图，示出了利用该干蚀刻方法对WC基板进行蚀刻中途 的情况。补充说明一下，图3 (a)显示的是侧壁保护膜形成得较薄 的情况；图3 (b)显示的是侧壁保护膜形成得较厚的情况。下面， 以用Cl2作含氯原子的气体，用N2作为含氮原子的气体，用Br"乍 为含溴原子的气体，以12作为含碘原子的气体的情况为例，对该实 施例的干蚀刻方法力口以:说明。 如图3 (a)及图3 (b)所示，在该实施例中，在WC基板11 上形成抗蚀图案12之后，以抗蚀图案12为掩模，使用由Cl2生成 的Cln+ (n=l、 2)离子、由Br2生成的Brn+ (n=l、 2)离子或者 由12生成的111+ (n=l、 2)离子即离子16a、 16b及16c对WC基
板ll进行蚀刻。具体而言，Cln+离子、Brn+离子或者In+离子中大
致垂直于WC基板11入射的离子16a，会借助离子碰撞能量切断 W和C的结合，同时和W化学结合而生成作为反应生成物的WClx (x=l~6)、 WBrx (x=l~6)或者WIx (x=l~6)脱离到气相中。
结果是W被除去。而且，由Cln+离子、Brn+离子或者In+离子即离
子16b所产生的蚀刻反应生成物中有一部分再次附着到WC基板 11的加工侧面和抗蚀图案12的侧面而形成侧壁保护膜14。此时的 附着几率顺序是这样的，WIx>WBrx>WClx。因此，通过侧壁保护 膜14防止了 WC基板11的图案侧壁由于斜着入射到WC基板11 的离子16c而被蚀刻。结果是，在侧壁保护膜14较薄的情况下， 如图3 (a)所示，WC基板ll的表面及内部能够实现垂直蚀刻形 状；而在侧壁保护膜14较厚的情况下，如图3 (b)所示，则WC 基板11的表面及内部能够实现正梯形的蚀刻形状。 补充说明一下，在该实施例中，最好是，将含溴原子的气体或 者含碘原子的气体相对含氯原子的气体与含溴原子的气体或者含碘 原子的气体的合计流量的混合比设定在体积百分比大约是30%以 下的范围内。而且，即使该混合比小于5%左右，也能充分地收到 由含溴原子的气体或者含捵原子的气体带来的侧壁保护膜形成效 果。通过改变含氯原子的气体和含溴原子的气体的混合比、含氯原 子的气体和含捵原子的气体的混合比、或者含氯原子的气体、含溴 原子的气体和含跌原子的气体的混合比，便能够改变側壁保护膜的 厚度。例如，若所述各个混合比小于5%，则如图3 (a)所示，能 够形成较薄的侧壁保护膜14。另一方面，若使所述各混合比增大， 则能使侧壁保护膜14的厚度增厚。具体而言，若所述各个混合比 成为8%以上，则侧壁保护膜14的厚度便慢慢地变厚，当约超过 10%的时候，则如图3 (b)所示，侧壁保护膜14的膜厚则厚到能 够实现加工剖面是正梯形的蚀刻那么厚。但是，在该实施例中，严 格来讲，蚀刻形状和含溴原子的气体或者含碘原子的气体在总流量 中所占的混合比的关系，根据等离子体生成条件例如含氮原子的气 体的混合比或者压力、等离子体激励功率等不同而会有微妙的不同。
如上所述，根据第三个实施例，不仅能获得和第一个实施例一 样的效果，还能收到以下效果。换句话说，通过在由含氯原子的气
含碘原子的气体二者中至少一种气体来用，便能由溴或者碘的效果 增大对加工部的侧壁保护效果。故能够进行这样的加工，即不仅获 得垂直形状的蚀刻形状，还能获得正梯形形状的蚀刻形状。
补充说明一下，在该实施例中，说明的是用氯气分子作为含氯 原子的气体的情况，不仅如此，还可以用氯化氢分子或者三氯化硼 分子代替氯气分子。还可以使用氯气分子、氯化氢分子以及三氯化
硼分子中任意两种气体或者所有气体的混合物。这样一来，因为这 些分子是比较小的分子，所以不仅供气很容易处理，还能通过等离 子体放电高效地生成氯。结果是，能够以低成本供气。当然，即使 使用上述以外其它的含氯气体，也能实施该发明的干蚀刻方法。不 过， 一般情况是，分子越大，蒸气压就越低，有时候还会成为固体 源，结果是，不仅难以供給，使用它的成本也增大。 在该实施例中，使用的是由含氯原子的气体、含溴原子的气体 或者含碘原子的气体以及含氮原子的气体組成的混合气体，不^f又如 此，还可以用由含氯原子和氮原子的气体(例如NCl3)、含溴原子 的气体或碘原子的气体組成的混合气体，或者含氯原子的气体、含 溴原子的气体或碘原子的气体以及含氮原子的气体(例如NBr3、 NI)组成的混合气体来代替它。 在该实施例中，用氮气分子作含氮原子的气体，不仅如此，还 可用氨气分子或者氮气分子与氨气分子的混合物来代替它。 在该实施例中，是以Br2作为含溴原子的气体为例进行说明的， 不仅如此，还可以用例如HBr等代替Br2。是以12作为含捵原子的 气体为例进4于说明的，不仅如此，还可以用例如HI等代替12。或 者是用例如IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等作为含氯原子和溴原
子或者碘原子中至少一种原子的气体。而且，还可以用CFxCl4-x、
CFxBr"或者CFxLt-x (x=l 3)等的碳、氟以及卣素形成的分子气 体。 在该实施例中，若在由含氯原子的气体、含溴原子或者碘原子 的气体以及含氮原子的气体組成的混合气体中混合上含氧原子的气 体，则能使蚀刻速率进一步提高。这是因为不仅出现了 W被氯离子 除去后所残留下的C作为CClx (x=l~4)及CN或者C2N2被除去 的效果，还出现了由于氧游离基和氧离子的作用而使该C作为C02 或者CO除去的效果所致。该后一效果，即使含氧的气体的流量小 于含氯和氧的气体整体流量的10%也足以产生。从实用角度来看的 话，将含氧的气体流量设定在整个气体流量的大约50%以下的范围 内所希望的流量上即可。若使用氧分子、氧化氮分子、氧化硫分子或者氧化碳分子中之一或者这些气体中两种以上的混合物作为含氧 原子的气体，便能高效率地供给氧。还可以使用含氯原子和氧原子
的气体(进一步含溴原子、碘原子或者氮原子也可以)，例如C0C12、 C1F03、 N0C1、 N02C1、 SOCl2、 SO2CI2或者SOsHCl等来代替 在由含氯原子的气体、含溴原子或者碘原子的气体以及含氮原子的 气体組成的混合气体中混合上含氧原子的气体。
在该实施例中，因为若在由含氯原子的气体、含渙原子或者碘 原子的气体以及含氮原子的气体組成的混合气体中混合上情性气 体，便能够借助该惰性气体添加效果使等离子体放电更加稳定化， 所以很容易扩大所谓的工艺窗。具体而言，通过以氯气几倍以上的 流量混合上情性气体，等离子体中的电子温度便由惰性气体的电子 温度决定，故结果是等离子体放电稳定化。可以使用例如Ar作惰 性气体。通过逸择He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe或者Rn作惰性气体， 便能够使等离子体中的电子温度提高或者下降。换句话说，因为由 惰性气体构成的等离子体的电子温度很大程度上依赖于惰性气体的 第一离子化能量，所以想生成高电子温度的等离子体时，则使用原 子序号较小的惰性气体；想生成低电子温度的等离子体时，则使用 原子序号较大的惰性气体。当然，也可混合着使用两种以上的惰性 气体。 在该实施例中，在不用含氯原子的气体，换句话说，用含溴原 子的气体或者含碘原子的气体中之任一种气体或者是这些气体的混 合物来代替含氯原子的气体的情况下，也能够对含钨和碳的物质进 行蚀刻。在这一情况下，能够更有效地利用由溴或者碘的效果带来 的对加工部的侧壁保护效果，所以很容易提供所具有的微小凹凸具 有垂直形状的侧壁及正梯形形状的侧壁的模板。而且，在该实施例 的蚀刻中，因为除使用这些卣素气体以外，还使用了含氮原子的气 体，所以通过调整卣气和含氮原子的气体的混合比便能补偿由于不 使用含氯原子的气体所导致的蚀刻速率的下降。 作为该实施例中所使用的蚀刻装置，有平行平板型等反应性 离子蚀刻(RIE)装置、双频平行平板型RIE装置、磁控增强RIE
(MERIE)装置、电感耦合等离子体(ICP)蚀刻装置、电子回旋 共振(ECR)蚀刻装置、UHF等离子体蚀刻装置或者磁中性线放 电(NLD)蚀刻装置中之任一种蚀刻装置。 在该实施例中，用以鴒和碳为主要成份的WC基板作蚀刻对象， 还可用表面含鴒和碳的物质的金属、绝缘物质或者半导体物质中之 任一种作为蚀刻对象。而且，即使含鵠和碳的物质中还含氮，也能 收到和该实施例一样的效果。换句话说，即使以WCN合金或者 WNC合金为蚀刻对象，也能收到和该实施例一样的效果。 (第四个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第四个实施例所涉及的微细结构 形成方法及利用该方法制造模板的制造方法。补充说明一下，该实 施例应用了在第 一 到第三个实施例中所说明的干蚀刻方法。 图4 (a)到图4 (f)是显示本发明第四个实施例所涉及的模板 的制造方法中各个工序的剖面图。 首先，如图4 (a)所示，准备WC合金基板21后，如图4 (b) 所示，在WC合金基板21上形成抗蚀图案22。这里，抗蚀图案22 通常是利用光刻技术形成。 接着，利用侧壁保护膜形成得较薄的蚀刻条件(参考第三个实 施例(特别是图3 (a))，如图4 (c)所示，以抗蚀图案22为掩模， 利用由至少含氯原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体生成 的等离子体对WC合金基板21进行干蚀刻，将图案复印到WC合 金基板21上。 一般情况下，无论是在使用哪一种干蚀刻装置进行 干蚀刻的情况下，因为从等离子体中入射到WC合金基板21的离 子23具有能量扩散，所以除了存在垂直入射到基板表面的成份A 以外，还存在以一角度入射到基板表面的成份，换句话说，斜入射 成份B和C。但是，通过利用由至少含氯原子的气体和含氮原子的 气体組成的混合气体生成的等离子体进4亍干蚀刻，蚀刻反应生成物 即WClx (x=l~6)便在加工侧面形成侧壁保护膜24a。从而能够 防止离子23的斜入射成份B和C将侧壁蚀刻。因此，如图4 (c) 所示，形成了具有垂直于基板表面的剖面形状作为蚀刻剖面形状的
微细结构。
接着，灰化和清洗抗蚀图案22和侧壁保护膜24a。这样一来， 如图4 (d)所示，形成了由包括具有垂直侧壁的微小凹凸构造的 WC合金基板21形成的WC合金模板。 另一方面，取代图4 (c)和图4 (d)所示的工序，利用侧壁保 护膜形成得较厚的蚀刻条件(参考第三个实施例(特别是图3(b))， 如图4 (e)所示，以抗蚀图案22为掩模，利用由至少含氯原子的 气体和含氮原子的气体組成的混合气体生成的等离子体对WC合金 基板21进行干蚀刻，可以将图案复印到WC合金基板21上。在该 情况下，在WC合金基板21上形成了蚀刻剖面形状是正梯形形状 的微细结构。这是因为所沉积的侧壁保护膜24b的厚度在为防止离 子对侧壁蚀刻所需要的厚度以上，所以伴随着蚀刻，加工部的开口 区fe戈变窄之故。 接着，利用灰化和清洗除去抗蚀图案22和侧壁保护膜24b。这 样一来，如图4 (f)所示，形成了由包括具有正梯形形状侧壁的微 小凹凸构造的WC合金基板21形成的WC合金模板。 如上所述，该实施例所涉及的微细结构形成方法和模板的制造 方法，包括在含鴒和碳的物体上形成抗蚀图案的工序，和以所述 抗蚀图案为掩模，利用由至少含氯原子的气体和含氮原子的气体組 成的混合气体生成的等离子体对所述物体进行蚀刻的工序。换句话 说，该实施例利用了本发明的干蚀刻方法(第一到第三实施例)，便 能够将含鵠和碳的物体的表面和内部加工成为无弯曲形状的高精度 垂直形状或者是高精度正梯形形状。因此，能够可靠地形成包括具 有垂直剖面形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 补充说明一下，在该实施例中，用抗蚀图案作为蚀刻掩模，无 容置疑，还可以用由绝缘膜构成的硬掩模等来代替用抗蚀图案作蚀 刻掩模。 在该实施例中，可使用氯气分子、氯化氢分子或者三氯化硼分 子中之任一种或者所述分子中任意两种以上的混合物作为含氯原子 的气体。这样一来，因为这些分子是比较小的分子，所以不仅供气
很容易处理，还能通过等离子体放电高效地生成氯。因此，能够更 加廉价地且高精度地对含鴒和碳的物体进行垂直形状加工。结果是， 能够更廉价地制造包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模 板。当然，即使使用上迷以外其它的含氯气体，也能实施该发明的 干蚀刻方法。不过， 一般情况是，分子越大，蒸气压就越低，有时 候还会成为固体源，结果是，不仅难以供给，使用它的成本也增大。 在该实施例中，可以用氮气分子或者氨气分子中的任一种或者 所述分子的混合物作含氮原子的气体。因为这些分子是比较小的分 子，所以不仅供气很容易处理，还能通过等离子体放电高效地生成 氮。因此，能够更加廉价地对含鴒和碳的物体进行垂直形状加工。 结果是，能够更廉价地制造包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小 凹凸的模板。 在该实施例中，在等离子体生成用混合气体中进一步混合上含 氢原子的气体来用，则不仅供给了氮，还供给了氬，所以含鴒和碳 的物质中的碳便作为CClx、 CN及C2N2、以及蒸气压比CClx、 CN 及C2N2都低的HCN被除去。因此，碳的除去效果显著地增大的结 果是，含钨和碳的物质中的碳的除去效果便增大，从而能够使蚀刻 速率提高。这样一来，就能够更加高速地对含鴒和碳的物体进行高 精度垂直形状加工，从而能够高速地制造出所包括的微小凹凸具有 高精度垂直形状的侧壁的模板。这里，可以用氢气分子、氨气分子 或者破氢化合物中的任一种分子或者这些分子的混合物作含氬原子 的气体。这样一来，就容易提供气体等，实用性提高，同时能够高 效地供给氬原子。结果是，能够高速且廉价地对含鎢和碳的物体进 行高精度垂直形状加工。因此，能够廉价地制造出所包括的微小凹 凸具有高精度垂直形状的侧壁的模板。 在该实施例中，若在由含氯原子的气体和含氮原子的气体組成 的混合气体中进一步混合上含氧原子的气体，则能够使蚀刻速率进 一步提高。这是因为不仅出现了 W被氯离子除去后所残留下的C 作为CClx (x=l~4)、 CN或者C2N2被除去的效果，而且出现了由 于氧游离基和氧离子的作用而使该C作为C02或者CO除去的效果
所致。该后一效果，即使含氧的气体的流量小于含氯和氧的气体整 体流量的10%也足以产生。从实用角度来看的话，将含氧的气体流
量设定在整个气体流量的大约50%以下的范围内所希望的流量上 即可。这样一来，因为蚀刻速率通过加氧效果而提高，所以能对含 鴒和碳的物体高速地进行高精度垂直形状加工。结果是，能够高速 地制造包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模板。这里， 最好是，使用氧分子、氧化氮分子、氧化硫分子或者氧化碳分子中 之一或者这些气体中两种以上的混合物作为含氧原子的气体。这样 一来，因为能高效地供给氧，所以能够稳定且高速地对含钨和碳的 物质进行高精度垂直形状加工。结果是，能够稳定且高速地制造出 所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的侧壁的模板。还可以使用 含氯原子和氧原子的气体，例如COCl2、 C1F03、 N0C1、 N02C1、 SOCl2、 S02Cl2或者S03HC1等来代替在由含氯原子的气体和含氮 原子的气体組成的混合气体中混合上含氧原子的气体。 在该实施例中，因为若在由含氯原子的气体、含氮原子的气体 組成的混合气体中混合上情性气体，便能够借助该惰性气体添加效 果使等离子体放电更加稳定化，所以很容易扩大所谓的工艺窗。具 体而言，通过以氯气几倍以上的流量混合上惰性气体，等离子体中 的电子温度便由惰性气体的电子温度决定，故结果是等离子体放电 稳定化。可以使用例如Ar作惰性气体。通过逸择He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe或者Rn作惰性气体，便能够使等离子体中的电子温度提高 或者下降。换句话说，因为由惰性气体生成的等离子体的电子温度 很大程度上依赖于惰性气体的第一离子化能量，所以想生成高电子 温度的等离子体时，则使用原子序号较小的惰性气体；想生成低电 子温度的等离子体时，则使用原子序号较大的惰性气体。当然，也 可将两种以上的惰性气体混合起来使用。 在该实施例中，最好是在用来生成等离子体的混合气体中混合 上含溴原子的气体或者含碘原子的气体中的至少一种气体。因为这 样一来便能由溴或者碘的效果增大对加工部的侧壁保护效果，所以 不仅能够进行高精度垂直加工，还能进行高精度的正梯形形状加工。
结果是，和仅使用含氯原子的气体和含氮原子的气体的情况相比，
很容易实现图4 (e)及图4 (f)所示的正梯形形状加工。因此，不 仅能够制造包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模板，还 能够制造包括具有高精度正梯形形状的侧壁的微小凹凸的模板。 在该实施例中，可以用含溴原子的气体或含碘原子的气体中的 一种气体或者是这些气体的混合物来代替含氯原子的气体。因为在 这种情况下能更有效地利用溴或者碘的效果增大对加工部的侧壁保 护效果，所以很容易进行垂直形状加工和正梯形形状加工。很容易 实现图4 (e)及图4 (f)所示的正梯形形状加工。结果是，不仅能 够制造包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模板，还能够 制造包括具有高精度正梯形形状的侧壁的微小凹凸的模板。这里， 可以使用例如Br2、 HBr等作含溴原子的气体。可以使用例如12、 HI等作为含碘原子的气体。可以使用例如IC1、 ClF2Br、 ClF2l或 者BrCl等含氯原子与溴原子或者碘原子中的至少 一种原子的气体。 而且，还可以用CFxCk-x、 CFxBim-x或者CFxl4-x (x=l 3)等中的 碳、氟以及卣素形成的分子气体。在这一情况下，也同时能收到由 氟带来的蚀刻速率增大效果。 在该实施例中，在将含氯原子的气体和含溴原子的气体或者含 碘原子的气体中之至少一种气体混合起来使用的情况下，最好是， 将含溴原子的气体或者含碘原子的气体相对含氯原子的气体与含溴 原子的气体或者含碘原子的气体的合计流量的混合比设定在体积百 分比大约是30%以下的范围内。而且，即使该混合比小于5%左右， 也能充分地收到由含溴原子的气体或者含碘原子的气体带来的侧壁 保护膜形成效果。通过改变含氯原子的气体和含溴原子的气体的混 合比、含氯原子的气体和含碘原子的气体的混合比、或者含氯原子 的气体与含溴原子的气体和含碘原子的气体的混合比，便能够改变 侧壁保护膜的厚度。例如，若所述各个混合比小于5%，则如图4 (c)所示，能够形成较薄的侧壁保护膜24a。于是，能够进行加工 剖面成为垂直形状的蚀刻加工。另一方面，若使所述各混合比增大， 则能使侧壁保护膜的厚度增厚。具体而言，若所迷各个混合比成为
8%以上，则侧壁保护膜的厚度慢慢地变厚，当约超过10%的时候， 则如图4 (e)所示，侧壁保护膜24b的膜厚则厚到能够实现加工剖 面成为正梯形形状的蚀刻那么厚。结果是，不仅能够制造包括具有 高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模板，还能够制造包括具有高 精度正梯形形状的侧壁的微小凹凸的模板。
如上所述，根据该实施例所涉及的微细结构形成方法及模板的 制造方法，能够进行能在含鴒和碳的物体的表面及其内部形成无弯
曲形状的高精度垂直形状或者高精度正梯形形状的蚀刻加工。结果 是，根据该实施例，能够制造出所包括的徵小凹凸由含鵠和碳的物
质制成、且具有垂直剖面形状或者是正梯形剖面形状的模板。
补充说明一下，该实施例所涉及的模板制造中的微小凹凸的加
工尺寸极限，大大地依赖于形成抗蚀图案的光刻技术，现在能加工
出的最小尺寸在50nm左右。
作为该实施例中所使用的蚀刻装置，有平行平板型等反应性
离子蚀刻(RIE)装置、双频平行平板型RIE装置、磁控增强RIE (MERIE)装置、电感耦合等离子体(ICP)蚀刻装置、电子回旋
共振(ECR)蚀刻装置、UHF等离子体蚀刻装置或者磁中性线放
电(NLD)蚀刻装置中之任一种蚀刻装置。
在该实施例中，用以鴒和碳为主要成份的WC基板作蚀刻对象，
还可用表面含鴒和碳的物质的金属、绝缘物质或者半导体物质中之
任一种作为蚀刻对象。而且，即使含鵠和碳的物质中还含氮，也能
收到和该实施例一样的效果。换句话说，即使以WCN合金或者
WNC合金为蚀刻对象，也能收到和该实施例一样的效果。
(第五个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第五个实施例所涉及的模板。补
充说明一下，该实施例所涉及的模板，是利用第四个实施例中所说
明的模板的制造方法制得的。
图5 (a)是该实施例所涉及的模板整体的剖面图。如图5 (a)
所示，在底基板31上形成有由例如WC合金等含鴒和碳的物体32
的膜。利用第一到第三个实施例的干蚀刻方法在物体32的表面形
成了具有垂直形状(具有垂直于基板表面的壁的形状)或者正梯形形状的微小凹凸。图5 (b)到图5 (d)、图5 (e)到图5 (g)分 别显示了将图5 (a)所示的模板表面(用点划线围起来的区域)中 微小凹凸放大后的情况。 该实施例所涉及的模板，因为是利用从至少含氯原子的气体和 含氮原子的气体组成的混合气体生成的等离子体对含鎢和碳的物质 进行干蚀刻而形成的，所以能够实现图5 (b)到图5 (d)所示的 具有无弯曲形状的垂直剖面形状的微小凹凸的模板、和图5 (e)到 图5 (g)所示的具有正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 该实施例所涉及的模板的特征是，越靠近含鴒和碳的物质(物 体32)的成形加工面的区域，氮含量就越高。 这里，可使用由金属或者导电性物质形成的基板31a(图5(b) 或者图5(e))、由绝缘物质形成的基板31b(图5(c)或者图5(f))、 或者由半导体物质形成的基板31c (图5 (d)或者图5 (g))中之 任一种作为模板的底基板31，根据用途选择即可。例如当要边向模 板表面施加电边使用模板之际，只要使用基板31a作底基板31即 可。在将模板电气绝缘的状态下使用模板之际，只要使用基板31b 作底基板31即可。 补充说明一下，在该实施例中，可使用氯气分子、氯化氢分子 或者三氯化硼分子中之任一种分子或者所述气体分子中任意两种以 上的气体的混合物作为用于制造模板的含氯原子的气体。这样一 来， 因为这些分子是比较小的分子，所以不仅供气很容易处理，还能通 过等离子体放电高效地生成氯。结果是，能够更廉价地提供包括具 有高精度垂直形状的側壁的微小凹凸的模板。 在该实施例中，可以用氮气分子或者氨气分子中的任一种或者 所迷这些分子的混合物作为用于制造模板的含氮原子的气体。因为 这些分子是比较小的分子，所以不仅供气很容易处理，还能通过等 离子体放电高效地生成氮。因此，能够更廉价地提供包括具有高精 度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模板。
在该实施例中，最好是，在用于制造模板的等离子体生成用混
合气体中进一 步混合上含氢原子的气体。因为这样一 来不仅供給了 氮原子，还供给了氢原子，所以含钨和碳的物质中的碳的除去效果 增大，从而能够使蚀刻速率提高。于是，能够高速地提供所包括的 微小凹凸具有高精度垂直形状的侧壁的模板。这里，可以用氢气分 子、氨气分子或者碳氢化合物中的任一种分子或者这些分子的混合 物作含氢原子的气体。这样一来，就容易提供气体等，实用性提高， 同时能够高效地供給氢原子。结果是，能够高速且廉价地制造出所 包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的側壁的模板。 在该实施例中，最好是在用于制造模板的混合气体中混合上含 氧原子的气体。因为这样一来蚀刻速率便通过加氧效果而提高，所 以能高速地制造、提供包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸 的樓板。这里，最好是，使用氧分子、氧化氮分子、氧化硫分子或 者氧化碳分子中之一或者这些气体中两种以上的混合物作为含氧原 子的气体。这样一来，因为能高效地供给氧，所以能够稳定且高速 地制造、提供所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状的侧壁的模板。 还可以使用含氯原子和氧原子的气体(进一步含氮原子也是可以 的)，例如COCl2、 C1F03、 N0C1、 N02C1、 SOCl2、 SO2Cl2或者 SOsHCl等来代替在混和气体中混合上含氧原子的气体。 在该实施例中，最好是在用于制造模板的混合气体中混合上惰 性气体。这样一来，由于惰性气体添加效果能够使等离子体放电进 一步稳定化，所以能够更稳定地制造、提供包括具有高精度垂直形 状的側壁的微小凹凸的模板。 在该实施例中，最好是在用于制造模板的混合气体中混合上含 溴原子的气体或者含碘原子的气体中的至少一种气体。因为这样一 来便能由溴或者碘的效果增大对加工部的侧壁保护效果，所以不仅 能够提供包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹凸的模板，还能 够提供包括具有高精度正梯形形状的侧壁的微小凹凸的模板。这里， 可以使用含氯原子与溴原子或者碘原子中的至少 一种原子的气体， 例如IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等来代替在用于制造模板的混 合气体中混合上含溴原子的气体或者含碘原子的气体中的至少一种
气体。 在该实施例中，可以不用含氯的气体，而用含溴原子的气体或 含碘原子的气体中的 一种气体或者是这些气体的混合物。因为这样 一来，能更有效地利用溴或者碘的效果增大对加工部的侧壁保护效 果，所以能够很容易地提供包括具有高精度垂直形状的侧壁及正梯 形形状的侧壁的微小凹凸的模板。
如上所述，根据该实施例，能够廉价地且很容易地稳定提供具 有被高精度加工出的微小凹凸的模板。还能够将剖面形状中的侧壁 是从垂直于基板表面到是正梯形(凸部的剖面形状上边比底边短) 的微小凹凸自由地制作到WC合金等中。 补充说明一下，该实施例所涉及的模板中微小凹凸的加工尺寸 极限大大地依赖于形成抗蚀图案的光刻技术，现在可能做到的加工 是最小尺寸在50nm左右。从加工尺寸很大的光电路部件的制造到 追求最小尺寸的纳米印压技术这样宽的领域中都能使用该实施例所 涉及的模板。而且，因为该实施例的模板具有无弯曲形状的垂直或 者正梯形加工剖面，所以凹凸要被复印下来的那一侧的物质不会堵 在该模板的凹部，压印后也就很容易将模板剥离下来。再就是，因 为能更可靠地防止该实施例的模板被堵起来而能使耐用使用次数增 多，所以只要在该实施例的模板的微小凹凸表面上进行金属、特氟 纶涂敷或者硅偶联剂等处理即可。而且，该表面处理材料可根据靠 模板的作用凹凸会被复印下来的那 一 侧的物质来任意选择。
在该实施例中，可以用含鴒和碳的物质作为模板的表面材料， 即使在该物质中再含氮，也能收到和该实施例一样的效果。换句话 说，用WCN合金或者WNC合金都能收到和该实施例 一样的效果。 (第六个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第六个实施例所涉及的干蚀刻方 法。该实施例所涉及的干蚀刻方法的特征在于，用由含氟原子的气 体和含氮原子的气体組成的混合气体生成的等离子体对含钨和碳的 物质进行蚀刻。
图6 (a)及图6 (b)是本发明第六个实施例所涉及的干蚀刻
方法的说明图。如图6 (a)所示，在能够在减压状态下保持压力的 反应室61中设置有供气口 62和排气口 63。在反应室61的上部， 设置有将从供气口 62供来的气体变为等离子体状态的等离子体产 生装置64。在反应室61的下部，隔着绝缘体65设置有电极66， 该电极66成为被处理物，具体而言，就是WC合金基板或者表面 上具有WC合金的基板(以下统称为WC基板)67的放置台。在 反应室61外部，设置有用以将偏压施加给电极66的RF (射频波) 电源68。 接着，以用CF4作含氟原子的气体，以N2作含氮原子的气体的 情况为例，对图6 (a)所示的蚀刻装置的工作情况，亦即本实施例 的干蚀刻方法进行说明。如图6 (a)所示，从供气口 62将CF4气 体和N2气体供到反应室61内，利用等离子体产生装置64生成由 CF4气体和N2气体形成的等离子体55，同时，利用RF电源68将 RF偏压施加给WC基板67。结果是，在CF4气体和N2气体的混 合等离子体55中，生成了氟化碳游离基CFpA ( p=l、 2、 3)、氮 游离基Nq士 (q=l、 2)以及氟游离基F"p游离基69，氟化碳离 子CFP+ (p=l、 2、 3)、氮离子Nq+ ( q二l、 2)及氟离子F+即离子 70。 游离基69各向等性地扩散并到达WC基板67。但因为离子70 在等离子体55和WC基板67之间被加速，所以大致垂直着入射到 WC基板67。此时，离子70中CFP+ ( p=l、 2、 3)离子和F+离子 由于其运动能量而切断WC结合和鴒起反应，放出WFx(x=l~6)。 另一方面，碳由于氮离子(Nq+ ( q=l、 2))而主要作为CN或者 C2N2被蚀刻除去。而且，碳还取入从抗蚀剂(图6 (a)中未示) 供来的氢，或者作为HCN被蚀刻除去，或者作为CFx (x=l~4) 再次力允出。 参考图6 (b)，进一步详细说明WC基板表面的蚀刻反应。图 6 (b)示出了利用该实施例的干蚀刻方法对WC基板进行蚀刻到中 途的情况。如图6 (b)所示，在WC基板71上形成抗蚀图案72 之后，以抗蚀图案72为掩模，使用CFP+ ( p=l、 2、 3)离子和F+
离子即离子73a、73b及73c、CFP *( p=l、2、3)游离基、Nq * ( q=l、 2)游离基以及F *游离基即游离基74、 N+离子以及N2+即离子75 对WC基板71进行蚀刻的话，形成WC基板71的鴒，便作为成 为以CFNH聚合体为主体的侧壁保护膜76的WFx(x4 6)放出。 接着，说明各离子和游离基的作用。CFP+(p=l、 2、 3)离子和 F+离子中大致垂直于WC基板71入射的离子73a,会借助离子碰 撞能量切断W和C的结合，同时由于氟和鴒化学结合而生成作为 反应生成物的WFx。这里，WFx和多个入射离子13a进行多次反 应，最终是作为WFs或者WFs等分子放出到气相中。这是WC基 板71中鴒的主要蚀刻机理。有时候也会发生以下情况，即象离子 73b那样，在蚀刻反应表面和W起化学反应，结果是所生成的反应 生成物WFx放出到气相中，并附着到蚀刻途中的WC基板71的图 案侧壁或者抗蚀图案72的侧面。而且，有时候，吸附到WC基板 71的图案侧壁的WFx沉积到该侧壁上，被取到由CFNH聚合体 形成的薄侧壁保护膜76中。在这种情况下，实际形成的侧壁保护 膜76成为CHFN聚合体和WFx化合物的混合物。 N+离子以及N2+离子即离子75入射到WC基板71，会借助离 子碰撞能量切断W和C的结合，同时和C化学结合而生成主要是 以CN或者C2N2表示的反应生成物。因为这样一来碳被有效地除 去，所以能够使氟对鵠的蚀刻效率提高。而且，碳也会吸取从抗蚀 剂溅射而飞来的氢，作为HCN被蚀刻除去。这是WC基板71中 碳的主要蚀刻机理。补充说明一下，由于CFp+(p二l、 2、 3)离子和 F+离子的离子碰撞，有些碳还从WC基板71中作为CFx(x=l~4) 再次》t出。 于是，在该实施例中，不仅存在蚀刻鴒的机理，还存在积极地 蚀刻除去碳的机理。借助各个蚀刻的相乘效果，就能实现高速的蚀 刻加工。 另一方面，CFP*(p=l、 2、 3)游离基、Nq*(q=l、 2)游离基 以及F"莽离基即游离基74，从等离子体气相中各向等性地扩散并 被输送到WC基板71的表面来。这些游离基74，基本上物理吸附
或化学吸附到基板表面及图案内表面后，接收入射来的其它离子的 碰撞能量，借助所谓的离子辅助蚀刻反应起化学反应后，脱离该表 面。因此，在蚀刻正在进行的条件下，图案底部的吸附物几乎全部
借助离子辅助蚀刻反应而与WC基板71的一部分一起被蚀刻除去。 但是，由于在图案侧壁入射的离子量比在图案底部入射的离子量少， 因此所吸附的游离基比使蚀刻进行的离子量要多，结果是生成沉积 物，形成侧壁保护膜76。于是，侧壁保护膜76的膜組成的主要成 分是供来的游离基組成的組合即C、 F及N。而且，在从抗蚀图案 72溅射飞来的氢加进来的情况下，会形成由CFNH聚合体形成的 侧壁保护膜76。换句话说，由于WFx在图案侧壁中的再次附着、 从等离子体中供来的氟化碳游离基及氮游离吸附到图案侧壁，便形 成有薄CFNH膜作为側壁保护膜76。这里，由于在CF膜中加入 了氮，所以侧壁保护膜76的强度增大。 因为在现有技术中不形成所述侧壁保护膜，所以CFP+(p=l、2、 3)离子和F+离子便象离子73c那样斜着入射到基板上，侧壁便被蚀 刻而成为弯曲形状。
相对于此，根据该实施例，由于所述侧壁保护膜76的存在， 能够防止侧壁被离子蚀刻，因此，能够防止出现现有技术那样的弯 曲形状。结果是，能够形成具有垂直形状或者正梯形形状的侧壁的 图案。 在该实施例中，在形成侧壁保护膜76的初期阶段，氮离子被 打入WC基板71中，在其上形成CFNH聚合体，所以在图案侧壁 形成薄WCN层。 如上所述，该实施例的本质，是为了蚀刻含鵠和碳的物质使用由 含氟原子的气体、含氮原子的气体組成的混合气体所生成的等离子 体，由此由薄CFNH聚合体形成的侧壁保护膜形成为加工对象的 微细结构侧壁。结果便能得到所述效果。 在该实施例中，可用氟气分子、碳氟化合物或氟代烃中的任一 种或者其中二者以上的混合物作为含氟原子的气体。例如，可以使 用F2、 CF4、 C2F6、 C3F8、 C4F6、 C4F8 (环状或直链)、C5F8 (环
状或直链)、CHF3、 CH2F2或CHsF等气体或由高分子对环境有利 的CF气体。也可以将这些气体組合起来使用。若使用这些气体， 就能通过等离子体放电有效地生成蚀刻含W和C的物质中的鴒 (W)所需要的氟。另外，在使用F2、 CF4或者C2Fe等沉积性低 的气体作为含氟原子的气体的情况下，如上所述形成薄CFNH聚 合体。另一方面，在C3Fs、 C4F6、 C4F8 (环状或直链)、C5F8 (环 状或直链)、CHF3、 CH2F2或CH3F等沉积性高的气体的情况下， 能够形成厚CFNH聚合体。结果是，能够将含鵠和碳的物质加工 成正梯形形状。此时也会在图案侧壁形成薄WCN层。
在该实施例中，使用了由含氟原子的气体和含氮原子的气体組 成的混合气体，不仅如此，还可用含氟原子和氮原子的气体(例如 勵)。
在该实施例中，可以使用氮气分子、氨气分子中的任一种分子 或者是氮气分子与氨气分子的混合物来作为含氮原子的气体。若使 用这些气体，便能够借助等离子体放电高效地生成氮离子。因此， 能够高效地蚀刻除去含鴒和碳的物质中的碳。 在该实施例中，最好是，在由含氟原子的气体和含氮原子的气 体組成的混合气体中进一步混合上含氪原子的气体。因为这样一来， 除了将氮原子供给到蚀刻反应表面以外，还将氢原子供应到蚀刻反 应表面，所以能够以HCN的形式高效地蚀刻除去含鴒和碳的物质 中的碳。结果是，能够使蚀刻速率提高。这里，最好是，用氢气分 子、氨气分子或者碳氢化合物中的任一种分子或者这些分子中两种 以上的混合物作为含氢原子的气体。于是，供气等筒单，实用性高， 而且能够高效率地供给氢原子。再者，只要将C2iH(2i+2) 、 C2iH(2i+i)、 C2iH2i等分子(i:自然数)用作碳氢化合物即可。而且，碳氢化合物 既可以是直链状，也可以是环状。补充说明一下，碳氪化合物并不 限定于上述分子。具体地说，能够使用CH4、 C2H4、 C2H6、…、 C4H8、…等。但是，从实用上来说，使用饱和碳氪化合物C2lH(2i+2) 作为碳氢化合物更好。由于饱和碳氢化合物在内部不存在双重结合， 因此很容易通过等离子体放电分解碳氢化合物，同时还能产生与其
它碳化氢气体相比更多的氢。而且，能够有效地取出CHr(r=l 3) 作为分解物。特别是由于这些较小的分解(解离)分子的吸附系数 较小，因此它们能够进入到具有高纵横尺寸比(纵/横比)的微细结
构图案的内部，能够得到由CHr强化蚀刻过程中的側壁保护膜的形
成这样的作用。特別是由于为饱和碳氢化合物中的最小分子即 CH4,其H/C比最大，所以它成为能够最有效地生成氢的碳氢化 合物中的沉积性最低的分子。特别是与处于未分解状态的分子相比， 该特性更为显著。于是，可以说CH4是便于使用的气体，且最实用 的有效碳氬化合物。
在该实施例中，还可以在由含氟原子的气体和含氮原子的气体 組成的混合气体中进一步混合上含氧原子的气体。若将例如氧分子、 氧化氮分子、氧化疏分子或氧化碳分子中的任意一种或者它们中两 种以上的混合物用作含氧原子的气体的话，则能够有效地提供氧。 在添加了这些含氧的气体后，能够借助等离子体放电高效地生成氧 游离基。其结果是能够分別适当地除去含W和C的物质中的碳及 过剩形成的侧壁保护膜等的沉积物，同时，能够提高蚀刻速率。这 是因为除了出现了所述碳除去反应外，还出现了碳在氧游离基及氧 离子的作用下作为C02、 CO被除去的效果之故。从实用角度来看 的话，将含氧的气体流量设定在整个气体流量的大约50%以下的范 围内所希望的流量上即可。可以使用以下含氟原子和氧原子的气体 来作为含氟原子的气体，它们是 HFE-347mcf(CF3CF2CH2OCHF2)、 HFE-356mec(CF3CHFCF2OCH3)、 HFE-347pc-f(CHF2CF2OCH2CF3)、 HFE-356mf-c(CF3CH2OCF2OCH3)、 HFE-458mmzc((CF3)2CHCF20CH3)、 HFE-449mcf-c (CF3CF2CH20CH2CHF2)、 HFE隱449mec-f (CF3CHFCF2OCH2CF3)、 HFE-356pcf (CHF2CF2CH2OCHF2)、 HFE-54-llmec-f (CF3CHFCF20CH2CF2CF3)、
HFE-458mecf (CF3CHFCF2CH2OCHF2)、 HFE-458pcf-c(CHF2CF2CH2OCF2CHF2)、或者 HFE-55-10mec-fc(CF3CHFCF2OCH2CF2CHF2) 等氢代氟醚(HFE)等。这些气体是对地球温暖化对策中所用的代替 氟利昂气体。 在该实施例中，因为若在由含氟原子的气体和含氮原子的气体 組成的混合气体中混合上惰性气体，便能够借助该情性气体添加效 果使等离子体放电更加稳定化，所以很容易扩大所谓的工艺窗。具 体而言，通过以由含氟原子的气体和含氮原子的气体组成的混合气 体几倍以上的流量混合上惰性气体，等离子体中的电子温度便由惰 性气体的电子温度决定，故结果是等离子体放电稳定化。可以使用 例如Ar作惰性气体。通过选择He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe或者Rn作 惰性气体，便能够使等离子体中的电子温度提高或者下降。换句话 说，因为由惰性气体生成的等离子体的电子温度很大程度上依赖于 惰性气体的第一离子化能量，所以想生成高电子温度的等离子体时， 则使用原子序号较小的惰性气体；想生成低电子温度的等离子体时， 则使用原子序号较大的惰性气体。当然，也可将两种以上的惰性气 体混合起来使用。 在该实施例中，可以在含氟原子的气体和含氮原子的气体组成 的混合气体中混合上含氯原子的气体、含溴原子的气体或者含碘原 子的气体中之任一种气体或者这些气体中两种以上气体的混合物。 这样一来，鵠便被Cl+离子、Br+离子或者I+离子蚀刻，反应生成物 即WClx、 WBrx或者WIx (x=l~6)脱离到气相中而被除去。由 Cl+离子、Br+离子或者I+离子所产生的蚀刻反应生成物即WClx、 WBrx或者WIx (x=l~6)中有一部分再次附着到WC基板71的 加工侧面和抗蚀图案72的侧面而形成侧壁保护膜。此时的附着几 率顺序是这样的，WIx〉WBrx〉WClx。由于所述侧壁保护膜，而防 止了 WC基板71的图案侧壁在对着WC基板71斜入射的离子的 作用下发生蚀刻反应。结果是，在该侧壁保护膜较薄的情况下，如 后述的第七个实施例的图7 (c)所示，WC基板71的表面及内部
能够实现垂直蚀刻形状；而在该側壁保护膜较厚的情况下，如第七 个实施例的图7 (e)所示，则在WC基板71的表面及内部能够实 现正梯形的蚀刻形状。
在上述情况下，最好是，将含溴原子的气体或者含碘原子的气
计流量的混合比设定在体积百分比大釣是30%以下的范围内。而 且，即使该混合比小于5%左右，也能充分地收到由含溴原子的气 体或者含碘原子的气体带来的侧壁保护膜形成效果。通过改变含氯 原子的气体和含溴原子的气体的混合比、含氯原子的气体和含碘原 子的气体的混合比、或者含氯原子的气体、含溴原子的气体和含碘 原子的气体的混合比，便能够改变侧壁保护膜的厚度。例如，若所 述各个混合比小于5%，能够形成较薄的侧壁保护膜。另一方面， 若使所述各混合比增大，则能使侧壁保护膜的厚度增厚。具体而言， 若所述各个混合比成为8%以上，则侧壁保护膜的厚度便慢慢地变 厚，当约超过10%的时候，侧壁保护膜的膜厚则厚到能够实现加工 剖面是正梯形的蚀刻那么厚。但是，在该实施例中，严格来讲，蚀 刻形状和含溴原子的气体或者含碘原子的气体在总流量中所占的混 合比的关系，根据等离子体生成条件例如含氮原子的气体的混合比 或者压力、等离子体激励功率等不同而会有微妙的不同。
在该实施例中，最好是在由含氟原子的气体和含氮原子的气体 組成的混合气体中混合上含氯原子的气体、含溴原子的气体、含碘 原子的气体中的至少一种气体来混合使用。因为这样一来便能由氯、 溴或者碘的效果增大对加工部的侧壁保护效果，所以不仅能够进行 垂直加工，还能进行正梯形形状加工。这里，可以用Ck、 HC1、 BCls或者C1F3等作含氯原子的气体。可以使用例如Br2、 HBr等 作含溴原子的气体。可以使用例如l2、 HI等作为含碘原子的气体。 可以使用例如IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等含氯原子与溴原子
或者碘原子中的至少一种原子的气体。而且，还可以用CFxCl4-x、
CFxBr4-x或者CFxl4.x (x=l~3)等碳、氟以及卣素形成的分子气体。
作为该实施例中所使用的蚀刻装置，有平行平板型等反应性
离子蚀刻(RIE)装置、双频平行平板型RIE装置、磁控增强RIE (MERIE)装置、电感耦合等离子体(ICP)蚀刻装置、电子回旋 共振(ECR)蚀刻装置、UHF等离子体蚀刻装置或者磁中性线放 电(NLD)蚀刻装置中之任一种蚀刻装置。虽然装置方式不同，最 佳蚀刻条件也就不同，但该实施例中的蚀刻条件的范围，例如是气 体流量在几十到几百cc/min (室温)，压力是0.1 20Pa，等离子 体生成用高频功率是100到几千瓦特，RF偏置是100到1000瓦 特。
在该实施例中，用以钨和碳为主要成份的WC基板作蚀刻对象， 还可用表面含鴒和碳的物质的金属、绝缘物质或者半导体物质中之 任一种作为蚀刻对象。而且，即使含鵠和碳的物质中进一步含氮， 也能收到和该实施例一样的效果。换句话说，即使以WCN合金或 者WN C合金为蚀刻对象，也能收到和该实施例 一 样的效果。 (第七个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第七个实施例所涉及的微细结构 形成方法及利用该方法制造模板的制造方法。补充说明一下，该实 施例应用了在第六个实施例中所说明的千蚀刻方法。 图7 (a)到图7 (f)是显示本发明第七个实施例所涉及的模板 的制造方法中各个工序的剖面图。 首先，如图7 (a)所示，准备WC合金基板81后，如图7 (b) 所示，在WC合金基板81上形成抗蚀图案82。这里，抗蚀图案82 通常是利用光刻技术形成。 接着，利用侧壁保护膜形成得较薄的蚀刻条件，也就是，F2、 CF4或者C2Fe等沉积性低的气体作为含氟原子的气体，如图7 (c) 所示，以抗蚀图案82为掩模，利用由至少含氟原子的气体和含氮 原子的气体組成的混合气体生成的等离子体对WC合金基板81进 行干蚀刻，将图案复印到WC合金基板81上。 一般情况下，无论 是在使用哪一种干蚀刻装置进行干蚀刻的情况下，因为从等离子体 中入射到WC合金基板81的离子83具有能量扩散，所以除了存在 垂直入射到基板表面的成份A以外，还存在以一角度入射到基板表
面的成份，换句话说，斜入射成份B和C。但是，通过利用由至少 含氟原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体生成的等离子体 进行干蚀刻，在加工侧面上由CFNH聚合体形成側壁保护膜84a。 从而能够防止离子83的斜入射成份B和C将側壁蚀刻。因此，如 图7 (c)所示，形成了具有垂直于基板表面的剖面形状作为蚀刻剖 面形状的微细结构。补充说明一下，此时，借助在形成薄侧壁保护 膜84a之前打入氮离子，便在WC基板81的侧壁部形成薄WCN 层85 (侧壁保护膜84a的底)。 接着，灰化和清洗抗蚀图案82和侧壁保护膜84a。这样一来， 如图7 (d)所示，形成了由包括具有垂直侧壁的微小凹凸构造的 WC合金基板81形成的WC合金模板。这里，在该微小凹凸构造 的側壁部形成有WCN层85。 另一方面，另一方面，取代图7 (c)和图7 (d)所示的工序， 利用侧壁保护膜形成得较厚的蚀刻条件，也就是说，利用C3F8、 C4F6、 C4F8 (环状或直链)、C5F8 (环状或直链)、CHF3、 CH2F2 或CH3F等高沉积性气体，如图7 (e)所示，以抗蚀图案82为掩 模，利用由至少含氯原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体 生成的等离子体对WC合金基板81进行干蚀刻，可以将图案复印 到WC合金基板81上。在该情况下，在WC合金基板81上形成 了蚀刻剖面形状是正梯形形状的微细结构。这是因为所沉积的侧壁 保护膜84b的厚度在为防止离子对侧壁蚀刻所需要的厚度以上，所 以伴随着蚀刻，加工部的开口区域变窄之故。 接着，利用灰化和清洗除去抗蚀图案82和侧壁保护膜84b。这 样一来，如图7 (f)所示，形成了由包括具有正梯形形状侧壁的微 小凹凸构造的WC合金基板81形成的WC合金模板。这里，在该 微小凹凸构造的侧壁部形成有WCN层85。 如上所述，该实施例所涉及的微细结构形成方法和模板的制造 方法，包括在含鴒和碳的物体上形成抗蚀图案的工序，和以所述 抗蚀图案为掩模，利用由至少含氯原子的气体和含氮原子的气体組 成的混合气体生成的等离子体对所述物体进行蚀刻的工序。换句话
说，该实施例利用了本发明的干蚀刻方法(第六个实施例)，便能够 将含鵠和碳的物体的表面和内部加工成为无弯曲形状的高精度垂直 形状或者是高精度正梯形形状。因此，能够可靠地形成包括具有垂 直剖面形状或者正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 补充说明一下，在该实施例中，用抗蚀图案作为蚀刻掩模，无 容置疑，还可以用由绝缘膜构成的硬掩模等来代替用抗蚀图案作蚀 刻掩模。 在该实施例中，可用氟气分子、碳氟化合物或氟代烃中的任一 种或者其中二者以上的混合物作为含氟原子的气体。例如，可以使 用F2、 CF4、 C2F6、 C3F8、 C4F6、 C4F8 (环状或直链)、C5F8 (环 状或直链)、CHF3、 CH2F2或CH3F等气体或由高分子对环境有利 的CF气体。也可以将这些气体組合起来使用。若使用这些气体， 就能通过等离子体放电有效地生成蚀刻含W和C的物质中的鴒 (W)所需要的氟。另外，在使用F2、 CF4或者C2Fe等沉积性低 的气体作为含氟原子的气体的情况下，如上所述形成薄CFNH聚 合体。另一方面，在C3Fs、 C4F6、 C4F8 (环状或直链)、C5F8 (环 状或直链)、CHF3、 CH2F2或CHsF等沉积性高的气体的情况下， 能够形成厚CFNH聚合体。结果是，能够将含鴒和碳的物质加工 成正梯形形状。此时也会在图案侧壁形成薄WCN层。 在该实施例中，使用了由含氟原子的气体和含氮原子的气体組 成的混合气体，不仅如此，还可用含氟原子和氮原子的气体(例如 NFs)。
在该实施例中，可以使用氮气分子(N2)、氨气分子(NH3) 中的任一种分子或者是氮气分子与氨气分子的混合物来作为含氮原 子的气体。若使用这些气体，便能够借助等离子体放电高效地生成 氮离子。因此，能够高效地蚀刻除去含鴒和碳的物质中的碳。结果 是，能够高速地形成微细结构，由此而能够廉价地形成模板。 在该实施例中，最好是，在由含氟原子的气体和含氮原子的气 体組成的混合气体中进一步混合上含氮原子的气体。因为这样一来， 除了将氮原子供给到蚀刻反应表面以外，还将氢原子供应到蚀刻反
应表面，所以能够以HCN的形式高效地蚀刻除去含鴒和碳的物质 中的碳。结果是，能够使蚀刻速率提高。能够高速地形成微细结构， 由此而能够廉价地形成模板。这里，最好是，用氢气分子、氨气分 子或者碳氢化合物中的任一种分子或者这些分子中两种以上的混合 物作为含氢原子的气体。于是，供气等筒单，实用性高，而且能够 高效率地供给氢原子。再者，只要将C2iH(2i+2)、 C2iH(2i+1)、 C2iH2i 等分子(i:自然数)用作碳氢化合物即可。而且，碳氬化合物既可以 是直链状，也可以是环状。补充说明一下，碳氢化合物并不限定于 上述分子。具体地说，能够使用CH4、 C2H4、 C2H6、…、C4H8、... 等。特别是，在用氢气分子或者氨气分子作为含氢的气体的情况下， 能够形成图7 (c)所示的垂直剖面形状的微细结构，结果是，能够 形成包括具有图7 (d)所示的垂直侧壁的微小凹凸构造的模板。另 一方面，在用碳氢化合物作含氢原子的气体的情况下，能够形成图 7 (e)所示的正梯形剖面形状的微细结构，结果是，能够形成包括 具有图7 (f)所示的正梯形侧壁的微小凹凸构造的模板。
在该实施例中，还可以在由含氟原子的气体和含氮原子的气体 組成的混合气体中进一步混合上含氧原子的气体。若将例如氧分子、 氧化氮分子、氧化硫分子或氧化碳分子中的任意 一种或者它们中两 种以上的混合物用作含氧原子的气体的话，则能够有效地提供氧。 于是，能够稳定且高速地对含钨和碳的物质进行高精度垂直形状加 工。结果是，能够稳定且高速地制造出所包括的微小凹凸具有高精 度垂直形状的侧壁的模板。在含氟原子的气体和含氮原子的气体組 成的混合气体中进一步混合上氧原子的结构下，特别是，使用C3F8、 C4F6、 C4F8 (环状或直链)、C5F8 (环状或直链)、CHF3、 CH2F2 或CH3F等沉积性高的气体作含氟原子的气体的情况很有效。可以 使用以下含氟原子和氧原子的气体来作为含氟原子的气体，它们是 HFE-347mcf(CF3CF2CH20CHF2)、 HFE-356mec(CF3CHFCF2OCH3)、 HFE-347pc-f(CHF2CF2OCH2CF3)、 HFE-356mf-c(CF3CH2OCF2OCH3)、
HFE-458mmzc((CF3)2CHCF2OCH3)、
HFE誦449mcf-c (CF3CF2CH2OCH2CHF2)、
HFE-449mec-f (CF3CHFCF20CH2CF3)、
HFE-356pcf (CHF2CF2CH2OCHF2)、
HFE-54-llmec-f (CF3CHFCF2OCH2CF2CF3)、
HFE-458mecf (CF3CHFCF2CH2OCHF2)、
HFE-458pcf-c(CHF2CF2CH2OCF2CHF2)、或者
HFE-55-10mec-fc(CF3CHFCF2OCH2CF2CHF2)
等氢代氟醚(HFE)等。这些气体是对地球温暖化对策中所用的代替
氟利昂气体。 在该实施例中，可以在由含氟原子的气体和含氮原子的气体組 成的混合气体中混合上惰性气体。 一混合上该惰性气体，便能够借 助该惰性气体添加效果使等离子体放电更加稳定化。所以能够更稳 定地对含鴒和碳的物质进行高精度垂直形状加工。 在该实施例中，可以在含氟原子的气体和含氮原子的气体組成 的混合气体中混合上含氯原子的气体、含溴原子的气体或者含碘原 子的气体中之任一种气体或者这些气体中两种以上气体的混合物。 因为这样一来便能由氯、溴或者碘的效果增大对加工部的侧壁保护 效果，所以不仅能够进行垂直加工，还能进行正梯形形状加工。这 里，可以用Ck、 HC1、 BCl3或者C1F3等作含氯原子的气体。可以 使用例如Br2、 HBr等作含溴原子的气体。可以使用例如I2、 HI 等作为含碘原子的气体。可以使用例如IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者 BrCl等含氯原子与溴原子或者碘原子中的至少 一种原子的气体。而 且，还可以用CFxCl4-x、 CFxBr4.x或者CFxLt.x (x=l~3)等碳、氟 以及卣素形成的分子气体。
作为该实施例中所使用的蚀刻装置，有平行平板型等反应性 离子蚀刻(RIE)装置、双频平行平板型RIE装置、磁控增强RIE (MERIE)装置、电感耦合等离子体(ICP)蚀刻装置、电子回旋 共振(ECR)蚀刻装置、UHF等离子体蚀刻装置或者磁中性线放 电(NLD)蚀刻装置中之任一种蚀刻装置。
在该实施例中，用以鵠和碳为主要成份的WC基板作蚀刻对象， 还可用表面含鴒和碳的物质的金属、绝缘物质或者半导体物质中之 任一种作为蚀刻对象。而且，即使含鵠和碳的物质中进一步含氮， 也能收到和该实施例一样的效果。换句话说，即使以WCN合金或 者WNC合金为蚀刻对象，也能收到和该实施例 一样的效果。 (第八个实施例)
下面，参考附图，说明本发明第八个实施例所涉及的模板。补 充说明一下，该实施例所涉及的模板，是利用第七个实施例中所说 明的模板的制造方法制得的。 图8 (a)是该实施例所涉及的模板整体的剖面图。如图8 (a) 所示，在底基板91上形成有由例如WC合金等含鵠和碳的物体92 的膜。利用第一到第六个实施例的干蚀刻方法在物体92的表面形 成了具有垂直形状(具有垂直于基板表面的壁的形状)或者正梯形 形状的微小凹凸。图8 (b)到图8 (d)、图8 (e)到图8 (g)分 别显示了将图5 (a)所示的模板表面(用点划线围起来的区域)中 微小凹凸放大后的情况。 该实施例所涉及的模板，因为是利用从至少含氯原子的气体和 含氮原子的气体組成的混合气体生成的等离子体对含钨和碳的物质 进行干蚀刻而形成的，所以能够实现图8 (b)到图8 (d)所示的 具有无弯曲形状的垂直剖面形状的微小凹凸的模板、和图8 (e)到 图8 (g)所示的具有正梯形剖面形状的微小凹凸的模板。 该实施例所涉及的模板的特征是，越靠近含鵠和碳的物质(物 体92)的成形加工面的区域，氮含量就越高。 这里，可使用由金属或者导电性物质形成的基板91a(图8(b) 或者图8(e))、由绝缘物质形成的基板91b(图8(c)或者图8(f))、 或者由半导体物质形成的基板91c (图8 (d)或者图8 (g))中之 任一种作为模板的底基板91，根据用途选择即可。例如当要边向模 板表面施加电边使用模板之际，只要使用基板91a作底基板91即 可。在将模板电气绝缘的状态下使用模板之际，只要使用基板91b 作底基板91即可。
补充说明一下，在该实施例中，可用氟气分子、碳氟化合物或 氟代烃中的任一种或者其中二者以上的混合物作为用于制造模板的 含氟原子的气体。因为这样一来便能高效地供给用于蚀刻钨的氟， 所以能够高速且廉价地提供所包括的微小凹凸具有高精度垂直形状 或正梯形形状的侧壁的模板。 在该实施例中，使用了由含氟原子的气体和含氮原子的气体组 成的混合气体，不仅如此，还可用含氟原子和氮原子的气体(例如 NFs)。 在该实施例中，可以用氮气分子或者氨气分子中的任一种或者 所述这些分子的混合物作为用于制造模板的含氮原子的气体。这样 一来，能通过等离子体放电高效地生成氮原子。因此，能够以更高 的速度且廉价地提供包括具有高精度垂直形状或者高精度正梯形形 状的侧壁的微小凹凸的模板。 在该实施例中，最好是，在用于制造模板的等离子体生成用混 合气体中进一步混合上含氪原子的气体。因为这样一来不仅供给了 氮原子，还供给了氢原子，所以含钩和碳的物质中的碳的除去效果 增大，从而能够使蚀刻速率提高。于是，能够高速且廉价地提供所 包括的微小凹凸具有高精度垂直形状或者高精度正梯形的侧壁的模 板。这里，可以用氢气分子、氨气分子或者碳氬化合物中的任一种 分子或者这些分子中两种以上的混合物作为用于制造模板的含氢原 子的气体。这样一来，就容易提供气体等，实用性提高，同时能够 高效地供给氪原子。结果是，能够高速且廉价地制造出所包括的微 小凹凸具有高精度垂直形状或者高精度正梯形形状的侧壁的模板。 在该实施例中，最好是在用于制造模板的混合气体中混合上含 氧原子的气体。这样一来，蚀刻速率便借助加氧效果而提高。因此， 能够以更高的速度且廉价地提供包括具有高精度垂直形状或者高精 度正梯形形状的侧壁的微小凹凸的模板。若使用氧分子、氧化氮分 子、氧化硫分子、氧化碳分子中的任一种或者是氧分子、氧化氮分 子、氧化疏分子、氧化碳分子中两种以上的混合物作为含氧原子的 气体，则能高效地供给氧。补充说明一下，可以使用以下含氟原子
和氧原子的气体来作为含氟原子的气体，它们是 HFE-347mcf(CF3CF2CH2OCHF2)、 HFE-356mec(CF3CHFCF2OCH3)、 HFE-347pc-f(CHF2CF2OCH2CF3)、 HFE-356mf-c(CF3CH2OCF2OCH3)、 HFE-458mmzc((CF3)2CHCF2OCH3)、 HFE-449mcf陽c (CF3CF2CH20CH2CHF2)、 HFE-449mec-f (CF3CHFCF2OCH2CF3)、 HFE-356pcf (CHF2CF2CH2OCHF2)、 HFE-54-llmec-f (CF3CHFCF2OCH2CF2CF3)、 HFE-458mecf (CF3CHFCF2CH20CHF2)、 HFE-458pcf-c(CHF2CF2CH2OCF2CHF2)、或者
HFE-55-10mec-fc(CF3CHFCF2OCH2CF2CHF2) 等氢代氟醚(HFE)等。这些气体是对地球温暖化对策中所用的代替 氟利昂气体。 在该实施例中，最好是在用于制造模板的混合气体中混合上惰 性气体。这样一来，由于惰性气体添加效果能够使等离子体放电进 一步稳定化，所以能够更稳定地制造、提供包括具有高精度垂直形 状或者正梯形形状的侧壁的微小凹凸的模板 在该实施例中，最好是在用于制造模板的混合气体中混合上含 氯原子的气体、含溴原子的气体、含碘原子的气体中的至少一种气 体。因为这样一来便能由溴或者捵的效果增大对加工部的侧壁保护 效果，所以不仅能够提供包括具有高精度垂直形状的侧壁的微小凹 凸的模板，还能够提供包括具有高精度正梯形形状的侧壁的微小凹 凸的模板。这里，可以用Cl2、 HC1、 BCk或者ClFs等作含氯原子 的气体。可以使用例如Br2、 HBr等作含溴原子的气体。可以使用 例如12、 HI等作为含碘原子的气体。可以使用例如IC1、 ClF2Br、 C1F2I或者BrCl等含氯原子与溴原子或者碘原子中的至少一种原 子的气体。而且，还可以用CFxClh、CFxBr4.x或者CFxI4x(x=l~3) 等碳、氟以及卣素形成的分子气体。
如上所述，根据该实施例，能够廉价地且很容易地稳定提供具 有被高精度加工出的微小凹凸的模板。还能够将剖面形状中的侧壁 是从垂直于基板表面到是正梯形(凸部的剖面形状上边比底边短) 的微小凹凸自由地制作到WC合金等中。 补充说明一下，该实施例所涉及的模板中微小凹凸的加工尺寸 极限大大地依赖于形成抗蚀图案的光刻技术，现在可能做到的加工 是最小尺寸在50nm左右。从加工尺寸很大的光电路部件的制造到 追求最小尺寸的納米印压技术这样宽的领域中都能使用该实施例所 涉及的模板。而且，因为该实施例的模板具有无弯曲形状的垂直或 者正梯形加工剖面，所以凹凸要被复印下来的那一侧的物质不会堵 在该模板的凹部，压印后也就很容易将模板剥离下来。再就是，因 为能更可靠地防止该实施例的模板被堵起来而能使耐用使用次数增 多，所以只要在该实施例的模板的微小凹凸表面上进行金属、特氟 纶涂敷或者硅偶联剂等处理即可。而且，该表面处理材料可根据靠 模板的作用凹凸会被复印下来的那一侧的物质来任意选择。 在该实施例中，刚刚蚀刻完时的模板的微小凹凸的侧壁部形成 有薄WCN层。该WCN层能够根据需要而利用湿蚀刻或者不用氮 的干蚀刻除去。
在该实施例中，可以用含鵠和碳的物质作为模板的表面材料， 即使在该物质中再含氮，也能收到和该实施例一样的效果。换句话 说，用WCN合金或者WNC合金都能收到和该实施例 一样的效果。 工业实用性 如上所述，本发明的千蚀刻方法作为高精度地微细加工WC合 金那样的以鴒和碳为主要成份的物质的一种方法是非常有用的；本 发明的徵细结构形成方法作为在WC合金那样的以鴒和碳为主要成 份的物质上高精度地形成微细图案的方法是非常有用的。换句话说， 本发明的干蚀刻方法和微细结构形成方法，作为一种使对WC合金 等的加工飞跃地高精度化且更容易的技术，为WC合金在MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)领域内的应用开辟出 一条 广阔的大道。 本发明模板的制造方法，是用以鴒和碳为主要成份的物质作模 板母材，制造包括高精度的微小凹凸的模板所必不可少的。本发明 的模板，因为是一种在硬质合金即WC合金等上设置超高精度的微 小凹凸的结构，所以本发明的模板，不仅可以作为制造光电路部件 的模板或者是纳米压印的模板使用，还可以作为所有技术领域的高 耐久性高精度微小凹凸模板使用。
权利要求
1.一种干蚀刻方法，其特征在于使用由含卤素原子的气体和含氮原子的气体组成的混合气体生成的等离子体对含钨和碳的物体进行蚀刻。
2. 根据权利要求l所述的干蚀刻方法，其特征在于 使用含卣素原子和氮原子的气体代替上述混合气体。
3. 根据权利要求l所述的干蚀刻方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氯原子的气体。
4. 根据权利要求3所述的干蚀刻方法，其特征在于 上述含氯原子的气体，由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中的任一种构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以上的 混合物构成。
5. 根据权利要求1所述的干蚀刻方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氟原子的气体。
6. 根据权利要求5所述的干蚀刻方法，其特征在于 上述含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一种构成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合物构成。
7. 根据权利要求1所述的干蚀刻方法，其特征在于 上述含氮原子的气体，是氮气、氨气中的任一种，或者是氮气、氨气的混合物。
8. 根据权利要求1所述的干蚀刻方法，其特征在于 上迷混合气体中进一 步混合有含氪原子的气体。
9. 根据权利要求8所述的干蚀刻方法，其特征在于 上迷含氢原子的气体由氢气分子构成。
10. 根据权利要求1所迷的干蚀刻方法，其特征在于 上迷混合气体中进一步混合有含氧原子的气体。
11. 根据权利要求l所述的干蚀刻方法，其特征在于 上迷混合气体中进一 步混合有惰性气体。
12. 根据权利要求l所述的干蚀刻方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体，是含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气体、含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘 原子的气体中的任意两种以上的混合物。
13. —种微细结构形成方法，其特征在于 包括在含鴒和碳的物体上形成掩模图案的工序，以及 使用所述掩模图案利用由含由素原子的气体和含氮原子的气体組成的 混合气体生成的等离子体对上述物体进行干蚀刻的工序。
14. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 使用含由素原子和氮原子的气体代替上述混合气体。
15. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氯原子的气体。
16. 根据权利要求15所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含氯原子的气体，由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中的任一种构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以上的 混合物构成。
17. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氟原子的气体。
18. 根据权利要求17所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一种构成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合物构成。
19. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含氮原子的气体，是氮气、氨气中的任一种，或者是氮气、氨气的混合物。
20. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述混合气体中进一 步混合有含氬原子的气体。
21. 根据权利要求20所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含氢原子的气体是氢气分子。
22. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述混合气体中进一 步混合有含氧原子的气体。
23. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述混合气体中进一 步混合有惰性气体。
24. 根据权利要求13所述的微细结构形成方法，其特征在于 上述含卤素原子的气体，是含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气体、含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘 原子的气体中的任意两种以上的混合物。
25. —种模板的制造方法，其特征在于利用由含卣素原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体所生成的 等离子体将含鴒和碳的物体加工成模板。
26. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 使用含卣素原子和氮原子的气体代替上述混合气体。
27. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氯原子的气体。
28. 根据权利要求27所述的模板的制造方法，其特征在于 上迷含氯原子的气体，由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中的任一种构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以上的 混合物构成。
29. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氟原子的气体。
30. 根据权利要求29所述的模板的制造方法，其特征在于 上述含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一种构成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合物构成。
31. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上迷含氮原子的气体，是氮气、氨气中的任一种，或者是氮气、氨气的混合物。
32. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上述混合气体中进一步混合有含氢原子的气体。
33. 根据权利要求32所述的模板的制造方法，其特征在于 上述含氢原子的气体是氢气分子。
34. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上述混合气体中进一步混合有含氧原子的气体。
35. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上述混合气体中进一 步混合有惰性气体。
36. 根据权利要求25所述的模板的制造方法，其特征在于 上述含卣素原子的气体，是含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气体、含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘 原子的气体中的任意两种以上的混合物。
37. —种模板，其特征在于利用由含卣素原子的气体和含氮原子的气体組成的混合气体所生成的 等离子体对含鴒和碳的物体进行成形加工而制得。
38. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 使用含卣素原子和氮原子的气体代替上述混合气体。
39. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氯原子的气体。
40. 根据权利要求39所述的模板，其特征在于 上述含氯原子的气体，由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中的任一种构成，或者由氯气分子、氯化氢分子、三氯化硼分子中两种以上的 混合物构成。
41. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述含卣素原子的气体是含氟原子的气体。
42. 根据权利要求41所述的模板，其特征在于 上述含氟原子的气体，由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中的任一种构成，或者由氟气分子、碳氟化合物、氟代烃中两种以上的混合物构成。
43. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述含氮原子的气体，是氮气、氨气中的任一种，或者是氮气、氨气的混合物。
44. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述混合气体中进一步混合有含氢原子的气体。
45. 根据权利要求44所述的模板，其特征在于 上述含氢原子的气体是氢气分子。
46. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述混合气体中进一步混合有含氧原子的气体。
47. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述混合气体中进一 步混合有惰性气体。
48. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 上述含卣素原子的气体，是含溴原子的气体、含碘原子的气体中的任一种，或者是含氯原子的气体、含氟原子的气体、含溴原子的气体、含碘 原子的气体中的任意两种以上的混合物。
49. 根据权利要求37所述的模板，其特征在于 越靠近所述物体的成形加工面的区域，氮含量越高。
全文摘要
用由含卤素原子的气体和含氮原子的气体组成的混合气体生成的等离子体50对WC基板7进行蚀刻。
文档编号C23F4/00GK101102979SQ200680000518
公开日2008年1月9日 申请日期2006年5月23日 优先权日2006年2月13日
发明者中川秀夫, 屉子胜, 村上友康 申请人:松下电器产业株式会社