JP2010210665A - レジストパターンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に、高アスペクト比のレジストパターンを製造できる製造方法を提供する。
【解決手段】マスクパターン層ＭＰを含む土台ユニットＵＴに対し、マスクパターン層ＭＰ上に、ドライフィルムＤＦ２を被せ、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光によるフォトリソグラフィー法で、ドライフィルムＤＦ２を第１レジストパターンＲＰ１だけに重なるように残す。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細加工技術であるレジストパターンの製造方法に関する。

例えば、半導体の分野では、一般的に、微細なパターン構造物の作製のために、フォトレジスト材料（感光材料）を用いたフォトリソグラフィー法が知られている。そして、このフォトリソグラフィー法で製造されるパターン構造物に含まれるレジストパターンには、最近、高いアスペクト比が要求される（なお、アスペクト比とは、レジストパターンの高さをパターンの幅で除算した値である）。

この要求を満たすレジストパターンの製造方法として、特許文献１・２が挙げられる。特許文献１のレジストパターンの製造方法では、ポジ型レジスト材料が複数回、重ね塗りされることで、基板上に比較的厚いレジスト膜が形成される。そして、そのレジスト膜に対し、複数回の露光および現像から成る処理工程が繰り返される。これにより、基板上に、高アスペクト比を有するレジストパターンが完成する。

また、特許文献２のレジストパターンの製造方法では、支持基板のベースメタル層上に、ポジ型レジスト材料で層が形成される。さらに、形成されたポジ型レジスト材料層の上に、遮光膜を介しながら、再びポジ型レジスト材料で層が形成される。そして、この工程が繰り返されることで、支持基板上に、遮光膜を介しながらポジ型レジスト材料層が積み上がる。

その後、最上のポジ型レジスト材料層に対して、マスクを用いて露光と現像とが行われることで、ポジ型レジスト材料層に開口部が形成され、さらに、その開口部から露出する遮光膜がエッチングで除去される。そして、エッチングにより除去された遮光膜をマスクとしたポジ型レジスト材料層の露光・現像、さらには、遮光膜のエッチングが繰り返される。これにより、支持基板上に、高アスペクト比を有するレジストパターンが完成する。

特開平８−８８１５９号公報（図１参照） 特開２００２−１４８８１７号公報（図５参照）

しかしながら、特許文献１のレジストパターンの製造方法では、製造負担が比較的重い。なぜなら、特許文献１の製造方法では、特許文献１の図１に示すように、複数回の露光および現像から成る処理工程が行われる場合、毎回、フォトマスクが用いられるためである。その上、このようなフォトマスクが複数回用いられる場合、そのフォトマスクの位置は、毎回ズレやすく、レジストパターンのパターン精度が低下する。

また、特許文献２のレジストパターンの製造方法も、製造負担が比較的重い。なぜなら、支持基板に積み上げられるポジ型レジスト材料層は、必ず遮光膜を介さねばならず、さらに、ポジ型レジスト材料層にパターンが刻まれるためには、遮光膜のエッチングも必要になるためである。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。そして、その目的は、簡単に、高アスペクト比のレジストパターンを製造できる製造方法を提供することにある。

レジストパターンの製造方法では、透過性基板と、その透過性基板にて対向する第１面および第２面のうち、第１面に、高低差のある透過部と遮光部とを並べ、高い方の上記透過部をマスクの窓部に、低い方の遮光部、および、その遮光部上に位置し透過部から成る媒質よりも低屈折率な媒質をマスクの被覆部にしたマスクパターン層と、を含む土台ユニットを用いる。詳説すると、この土台ユニットに対し、以下の工程が行われる。

すなわち、土台ユニットのマスクパターン層上に、ネガレジスト材料層を形成し、透明基板の第２面からの露光によるフォトリソグラフィー法で、ネガレジスト材料層を透過部だけに重なるように残すことで、レジストパターンを形成する工程（１）が行われる。

このようになっていると、露光の光が、透過部の領域から遮光部上の領域に進入しようとしても、領域間の境界で全反射が起きやすく、遮光部上の領域に光が進入しない。そのため、マスクパターン層に応じた露光が、ネガレジスト材料層になされる。そのため、土台ユニットにおけるマスクパターン層上のネガレジスト材料層は、別個のフォトマスク等を要することなく、パターンを刻まれ、レジストパターンに変化する。つまり、簡単にレジストパターンが形成される。

また、透過部と残ったネガレジスト材料の一部とを新たな透過部とし、その新たな透過部をマスクの窓部に、遮光部と遮光部上に位置し新たな透過部から成る媒質よりも低屈折率な媒質とをマスクの被覆部にした新たなマスクパターン層とし、さらに上記（１）の工程が行われるとよい。

このようになっていると、既にパターン化されたネガレジスト材料層がマスクパターン層として機能するので、新たなネガレジスト材料層も、別個のフォトマスク等を要することなく、パターンを刻まれ、レジストパターンに変化する。そのため、（１）の工程が繰り返されれば、レジストパターンが簡単に積み上がり、それらは高アスペクトなレジストパターンとなる。

なお、低屈折率の媒質が空気であると望ましい。

また、ネガレジスト材料層の一例としては、ドライフィルムが挙げられる｛なお、ドライフィルムとは、光によって固まる樹脂(フォトレジスト層)がポリエチレン等のフィルムによって挟まれたフィルム状のレジストのことである｝。また、ネガレジスト材料層は、基材層、離型層、および塗布型レジスト層を、この順で積み重ねた積層型ネガレジストユニットにあって、剥離後の塗布型レジスト層であってもよい。また、ネガレジスト材料層は、塗布可能な液体状のネガレジスト材料で形成されていてもよい。

本発明によると、フォトマスク等を要せず、簡単に、高アスペクト比のレジストパターンを製造できる。

は、第１レジストパターンに進行する光の軌跡を示した平面図である。 では、（Ａ）〜（Ｆ）の各々は、ドライフィルムを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ｇ）〜（Ｊ）の各々は、ドライフィルムを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ｋ）〜（Ｍ）の各々は、ドライフィルムを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 は、レジストパターンを示す走査型電子顕微鏡の写真である。 は、レジストパターンを示す走査型電子顕微鏡の写真である。 では、（Ａ）〜（Ｃ）は、剥離型ネガレジストユニットを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ｄ）〜（Ｆ）は、剥離型ネガレジストユニットを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ａ）〜（Ｄ）は、ＳＯＧを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ｅ）〜（Ｇ）は、ＳＯＧを用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ａ）〜（Ｃ）は、化学増幅型のネガレジスト材料を用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ｄ）・（Ｅ）は、化学増幅型のネガレジスト材料を用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ｐ）〜（Ｒ）は、化学増幅型のネガレジスト材料を用いたレジストパターンの製造方法における一工程を示す断面図である。 では、（Ａ）はフォトマスクを示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のフォトマスクを用いて製造されるレジストパターン（パターン構造物）の斜視図である。 では、（Ａ）はフォトマスクを示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のフォトマスクを用いて製造されるレジストパターン（パターン構造物）の斜視図である。 は、レジストパターン（パターン構造物）の斜視図である。

［実施の形態１］
実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、便宜上、ハッチングおよび部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。逆に、断面図以外であっても、便宜上、ハッチングを付す場合もある。また、図面上での黒丸は紙面に対し垂直方向を意味し、白色矢印は光を意味する。さらに、記載される数値例は、一例にすぎず、その数値に限定されるものではない。

図１６は、例えば、微細加工技術を用いて製造されるパターン構造物ＰＳである。このようなパターン構造物ＰＳは、種々の分野にて利用されるものであり、昨今では、アスペクト比の高いものが要望されている｛なお、アスペクト比とは、パターン構造物ＰＳに含まれるレジストパターンＲＰの高さ（Ｈ）をパターン片ＢＫの幅（Ｗ）で除算した値のことである｝。そこで、以下に、高アスペクト比を有するレジストパターンＲＰ、ひいてはパターン構造物ＰＳの製造方法について、図１６に加えて、図２Ａ〜図４Ｍを用いて説明する（なお、図１６における“Ｐ”は、レジストパターンＲＰの周期を意味する）。

なお、便宜上、レジストパターンＲＰの高さ方向をＸ方向、パターン片ＢＫの並ぶ方向をＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向に対して交差する（例えば直交する）方向をＺ方向とする。また、便宜上、材料自体および層になった材料にも同じ部材番号を付す。また、レジストパターンＲＰに付される数値、後述のドライフィルムＤＦに付される数値は、ガラス基板１１に近い側からの順番を意味する。

まず、図２Ａに示すように、パターン構造物ＰＳの土台になる透光性の（光を通過させる）ガラス基板１１の表面（第１面）１１ｆに、遮光材料の一例であるクロム（Ｃｒ）１２が、蒸着されて層（膜）となる［遮光材料層形成工程］。

続いて、図２Ｂに示すように、クロム層１２を覆うようにして、レジスト（感光性材料）１３が塗布され、さらに、レジスト１３に含まれる有機溶剤を蒸発させるべく、その塗布されたレジスト１３はプリベークされる［レジスト層形成工程］。なお、レジスト１３はポジ型またはネガ型のいずれであってもかまわないが、図中のレジスト１３はポジ型である。

その後、図２Ｃに示すように、レジスト層１３にフォトマスクＰＭが被せられる。このフォトマスクＰＭは、透過性を有する基板２１上に、遮光片２２を縞模様に敷き詰めたものである（なお、レジスト層１３とフォトマスクＰＭの遮光片２２とは密着していると望ましい）。そして、この縞模様（ライン＆スペース構造）のフォトマスクＰＭを介して、紫外線（ＵＶ）等の光がレジスト層１３に照射される［レジスト層露光工程］。

その後、フォトマスクＰＭは、レジスト層１３から外され、図２Ｄに示すように、現像液によって現像される。すなわち、レジスト層１３にて光照射された部分が現像により除去される［レジスト層現像工程］。なお、フォトマスクＰＭに合わせてパターン化したレジスト層１３は、クロム層１２との密着度を高めるべくポストベークされる。

次に、図２Ｅに示すように、パターン化したレジスト層１３をマスクとして、クロム層１２に対してエッチングが行われる［遮光材料層エッチング工程］。なお、ここでのエッチングは、ドライエッチングであってもウエットエッチングであってもかまわない。そして、エッチングされることでパターン化したクロム層１２を覆うレジスト１３は、図２Ｆに示すように、有機溶剤によって溶融除去される［レジスト層溶融工程］。

ここまでの工程を経ることで、ガラス基板１１の表面１１ｆに、クロム層１２の存在しない透過領域と、クロム層１２の位置する遮光領域とが交互に並ぶ。そのため、このパターン化されたクロム層１２を敷き詰めたガラス基板１１をマスクとして使用できる（なお、このようなクロム層１２とガラス基板１１とを含むユニットをマスクユニットＭＵと称する）。

そこで、このマスクユニットＭＵにおけるガラス基板１１の表面１１ｆ側の面（マスク面ＭＵＳとも称する）に、図３Ｇに示すように、ネガ型のドライフィルムＤＦが被せられる［ネガレジスト材料層形成工程］。そして、このドライフィルムＤＦ（１層目ドライフィルムＤＦ１）は、図３Ｈに示すように、表面１１ｆに対向するガラス基板１１の裏面（第２面）１１ｒから、紫外線（ＵＶ）等の光を受ける［ネガレジスト材料層露光工程］。

すると、光はガラス基板（透過性基板）１１を通過するものの、パターン化したクロム層１２によって一部を遮られる。一方で、遮られなかった光はドライフィルムＤＦ１に到達する。その結果、ドライフィルムＤＦ１は、図３Ｈに示すように、クロム層１２の間隙を通過してくる光によって露光される（なお、露光されたドライフィルムＤＦ１の部分は網点のハッチングを付す）。

露光されたドライフィルムＤＦ１はネガ型である（例えば、エポキシ系ネガ型厚膜レジスト；一例としては、化薬マイクロケム株式会社製のＳＵ−８）。そのため、図３Ｉに示すように、露光されなかったドライフィルムＤＦ１の部分、すなわち、クロム層１２に重なるドライフィルムＤＦ１の部分は、現像液によって除去される［ネガレジスト材料層現像工程］。すると、ドライフィルムＤＦ１には、除去部分（溝部ＤＨ）が並列することで、パターンが形成される。

このようなパターン化された層状のドライフィルムＤＦ１は、例えば、比較的厚くなっていれば、高アスペクトなレジストパターンＲＰといえる。なお、このようなレジストパターンＲＰの製造過程では、ドライフィルムＤＦ１とマスク面ＭＵＳとが比較的強固に密着させられる。そのため、例えば、空気のような光を散乱させる媒質がドライフィルムＤＦ１とマスク面ＭＵＳとの間に介在しにくい。

すると、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光で、光が散乱することなく所望方向に進み、精度よくドライフィルムＤＦ１の一部が感光する。その結果、高精度（高解像度）のレジストパターンＲＰが完成する。

そして、さらなる高アスペクトのレジストパターンＲＰを製造するには、以下の工程を経るとよい。なお、便宜上、マスクユニットＭＵのマスク面ＭＵＳに密着するレジストパターンＲＰは、第１レジストパターンＲＰ１と称する場合がある。

まず、図３Ｉに示されるパターン構造物ＰＳは、ガラス基板１１の表面１１ｆに、高低差のある第１レジストパターン（透過部）ＲＰ１とクロム層（遮光部）１２とを混在させる（並べる）。すると、ガラス基板１１の裏面１１ｒから光が入射する場合、透過性（屈折率１．６程度）を有する高い方の第１レジストパターンＲＰ１がマスクの窓になる一方、低い方のクロム層１２とそのクロム層１２上に位置する空気（すなわち、溝部ＤＨを埋める空気という媒質）とがマスクの被覆部になる。

そこで、この第１レジストパターンＲＰ１をマスクの窓部、クロム層１２およびクロム層１２上に位置する空気（屈折率１．０）をマスクの被覆部、とするパターンを、マスクパターン層ＭＰにする。さらに、このマスクパターン層ＭＰとガラス基板１１とを合わせたものを土台ユニットＵＴとする。

そして、図３Ｊに示すように、土台ユニットＵＴのマスクパターン層ＭＰ上に、新たなドライフィルムＤＦ（２層目ドライフィルムＤＦ２）が被せられる［ネガレジスト材料層形成工程］。その後、図４Ｋに示すように、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの紫外線等の光が、マスクパターン層ＭＰを介して、２層目ドライフィルムＤＦ２に照射される［ネガレジスト材料層露光工程］。

すると、ガラス基板１１を通過してきた光のうち、一部の光はクロム層１２によって遮られ、残りの光は第１レジストパターンＲＰ１を通過し、さらに、２層目ドライフィルムＤＦ２に到達する（なお、露光された２層目ドライフィルムＤＦ２の部分は網点のハッチングを付す）。

詳説すると、図１に示すように、第１レジストパターンＲＰ１に進入する光のうち、一部の光は、第１レジストパターンＲＰ１の厚み方向（Ｘ方向と同方向）に沿って、回折することなく直進し、２層目ドライフィルムＤＦ２に到達する（一点鎖線矢印参照）。

また、第１レジストパターンＲＰ１に進入する光のうち、残りの光の大部分は、第１レジストパターンＲＰ１からマスクパターン層ＭＰの空気の領域に進入しようとする（点線矢印参照）。しかしながら、その光は、第１レジストパターンＲＰ１と空気との境界に対し、臨界角を超えて入射する。そのため、その光は、全反射し、空気に進入することなく、第１レジストパターンＲＰ１内を導波する。そして、その導波した光は、第１レジストパターンＲＰ１を通過し、２層目ドライフィルムＤＦ２に到達する（つまり、クロム層１２だけでなく、空気がマスクの被覆部の役割を果たす）。

その結果、このような第１レジストパターンＲＰ１における光の挙動により、その第１レジストパターンＲＰ１に重なる２層目ドライフィルムＤＦ２の部分のみが露光される（図４Ｋ参照）。そして、図４Ｌに示すように、現像により、第１レジストパターンＲＰ１に重なる２層目ドライフィルムＤＦ２の部分は除去されずに残る一方、クロム層１２およびクロム層１２上の空気に重なる２層目ドライフィルムＤＦ２の部分は除去される［ネガレジスト材料層現像工程］。

すると、第１レジストパターンＲＰ１上には、パターン化された２層目ドライフィルムＤＦ２（第２レジストパターンＲＰ２）が積み重なる。つまり、マスクパターン層ＭＰ上に被せられた２層目ドライフィルムＤＦ２が、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光によるフォトリソグラフィー法で、第１レジストパターンＲＰ１だけに重なるように残る。その結果、図５および図６に示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真に示すように、積層型のレジストパターンＲＰが完成する。

なお、このレジストパターンＲＰを積み重ねる工程は、図４Ｍに示すように、適宜、繰り返されてもよい。

詳説すると、第１レジストパターンＲＰ１と残った２層目ドライフィルムＤＦ２の一部（すなわち、層状の第２レジストパターンＲＰ２）とを新たな透過部とする。そして、この新たな透過部をマスクの窓部、クロム層１２およびそのクロム層１２上に位置する空気をマスクの被覆部、とする新たなマスクパターン層ＭＰにする。続いて、この新たなマスクパターン層ＭＰに対し、さらなるドライフィルムＤＦ（３層目ドライフィルムＤＦ３）を被せ、そのドライフィルムＤＦ３に対して、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光によるフォトリソグラフィー法を行えばよい。

以上のような製造工程を経ることで、図１６に示すように、積み重なることで多層化したレジストパターンＲＰ、ひいては、このレジストパターンＲＰを含むパターン構造物ＰＳが製造される。特に、レジストパターンＲＰが積み重なっていくことで、アスペクト比が比較的簡単に高められる。

その上、露光の工程では、露光されるドライフィルム（例えば、２層目ドライフィルムＤＦ２）の直下のレジストパターンＲＰ（例えば、第１レジストパターンＲＰ１）が、マスクパターン層ＭＰとして機能する。そのため、レジストパターンＲＰはずれることなく積み重なる。つまり、この製造方法では、自己整合的に、レジストパターンＲＰが積み重なる。したがって、例えば、別個のマスクが不要になるだけでなく、マスクパターン層ＭＰの位置合わせも不要である（要は、このレジストパターンＲＰの製造方法は、極めて簡単といえる）。

また、この製造方法では、ガラス基板１１の裏面１１ｒから光が入射する。そのため、ガラス基板１１に近いドライフィルムＤＦほど受光量が多くなり、その受光量の多い部分が現像によって残部となる場合、その残部の強度は比較的高い。したがって、多層のレジストパターンＲＰ（ひいては、パターン構造物ＰＳ）の根元付近が硬くなり、構造物としての安定度が増す。

ところで、図５および図６に示されるレジストパターンＲＰは、以下の数値条件（Ａ１）〜（Ａ６）で製造されたものである。
・フォトマスクＰＭにおける遮光片２２の幅（Ｙ方向の幅）；５．５μｍ程度…(Ａ１)
・フォトマスクＰＭにおける窓の幅（Ｙ方向の幅） ；２．５μｍ程度…(Ａ２)
・フォトマスクＰＭにおける遮光片の周期（ピッチ） ；８μｍ程度 …(Ａ３)
・露光に用いた光の波長 ；３６０ｎｍ程度…(Ａ４)
・１層目ドライフィルムＤＦ１の膜厚 ；２５μｍ程度 …(Ａ５)
・２層目ドライフィルムＤＦ２の膜厚 ；１２μｍ程度 …(Ａ６)

なお、ドライフィルムＤＦの厚みは、以下の理由から制限がある。例えば、ガラス基板１１の裏面１１ｒから露光がされる場合、フォトマスクＰＭの窓を通過する光には、回折が生じることで、光が拡がり、フォトマスクＰＭの形状を忠実に転写できない。そして、一般的に、フレネル回折近似が成り立つ領域（フレネル領域ＦＡ）は、以下の式（１）の範囲とされている。
Ｄ²／λ≦ＦＡ≦２×Ｄ²／λ … 式（１）
ただし、
Ｄ：マスクの窓（開口幅）
λ：光の波長
である。

すると、上記の（Ａ２）・（Ａ４）を用いて式（１）の範囲を求めると、以下のようになる。
２．５²(μｍ)／０．３６(μｍ)≦ＦＡ≦２×２．５²(μｍ)／０．３６(μｍ)
≒１７(μｍ)≦ＦＡ≦３５(μｍ)

これにより、ガラス基板１１に最も近い１層目ドライフィルムＤＦ１であれば、フレネル領域ＦＡの上限値程度の膜厚２５（μｍ）程度であれば、フォトリソグラフィー法を用いて、その１層目ドライフィルムＤＦ１を第１レジストパターンＲＰ１に変化させられることがわかる。

ただし、ガラス基板１１から離れる２層目ドライフィルムＤＦ２の場合、第１層目ドライフィルムＤＦ１を導波してきた光により露光されることで、回折による光の広がりがより大きくなるために、露光が十分になされない可能性がある。そこで、第２層目ドライフィルムＤＦ２は、第１層目ドライフィルムＤＦ１よりも薄い膜厚１２（μｍ）程度であると望ましいといえる。

なお、露光の光の波長を短くすることで、フレネル領域ＦＡの拡大を図ることも考えられる。しかしながら、波長の短い光は、高効率でネガレジスト材料に吸収される特質がある。そのため、例えば、第１レジストパターンＲＰ１を含むマスクパターン層ＭＰを介した露光の場合に、光が第１レジストパターン層ＲＰ１に吸収されてしまい、２層目ドライフィルムＤＦ２にまで光が届きにくくなる。

［実施の形態２］
実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１で用いた部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付記し、その説明を省略する。

実施の形態１では、土台ユニットＵＴに対して、取り扱い容易なドライフィルム（２層目ドライフィルムＤＦ２等）が積層していき、レジストパターンＲＰ、ひいてはパターン構造物ＰＳが製造されていた。しかし、積層されるネガレジスト材料層は、ドライフィルムＤＦに限定されるものではない。そこで、別例の製造方法について説明する。

なお、以下のような製造方法であっても、実施の形態１同様に、多層化した（高アスペクトな）レジストパターンＲＰ（ひいては、パターン構造物ＰＳ）が簡単に製造される。また、実施の形態１同様、これらの製造方法は、製造負荷を軽減でき、さらに、強度を安定させたレジストパターンＲＰを製造できる。

一例として挙げられる製造方法では、液状のネガレジスト材料が、積層されるネガレジスト材料層に用いられる。例えば、後述の図７Ｂに示すように、基材層３１の上に離型層３２が重なられ、さらに、その離型層３２の上に、液状のネガレジスト材料ＮＬ（ＮＬ１）が塗られ、硬化したものを使用してもよい。

なお、基材層３１、離型層３２、および液状のネガレジスト材料ＮＬ１が層化したもの（塗布硬化型レジスト層ＮＬ１）を、この順で積み重ねたものを、剥離型ネガレジストユニットＥＮＵと称する。そこで、このような剥離型ネガレジストユニットＥＮＵを用いたレジストパターンＲＰの製造方法について、図７Ａ〜図８Ｆを用いて説明する。

まず、図７Ａに示すような土台ユニットＵＴに対して、剥離型ネガレジストユニットＥＮＵが被せられる。詳説すると、図７Ｂに示すように、土台ユニットＵＴにおけるマスクパターン層ＭＰと、剥離型ネガレジストユニットＥＮＵの塗布硬化型レジスト層ＮＬ１とが密着させられる［ネガレジスト材料層形成工程］。その後、図７Ｃに示すように、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの紫外線等の光が塗布硬化型レジスト層ＮＬ１に照射される［ネガレジスト材料層露光工程］。

すると、透光性のガラス基板１１を通過してきた光のうち、一部の光はクロム層１２によって遮られ、残りの光は第１レジストパターンＲＰ１を通過し、さらに、塗布硬化型レジスト層ＮＬ１に到達する（なお、露光された塗布硬化型レジスト層ＮＬ１の部分は網点のハッチングを付す）。そして、露光された塗布硬化型レジスト層ＮＬ１の部分は硬化する。

このような露光が完了した後、図８Ｄに示すように、離型層３２と基材層１１とが塗布硬化型レジスト層ＮＬ１から剥がされる［不要層剥離工程］。その後、図８Ｅに示すように、現像により、第１レジストパターンＲＰ１に重なる塗布硬化型レジスト層ＮＬ１の部分は除去されずに残る一方、クロム層１２およびクロム層１２上の空気に重なる塗布硬化型レジスト層ＮＬ１の部分は除去される［ネガレジスト材料層現像工程］。

その結果、第１レジストパターンＲＰ１上に、塗布硬化型レジスト層ＮＬ１で形成される第２レジストパターンＲＰ２が積み重なる。なお、このレジストパターンＲＰを積み重ねる工程は、図８Ｆに示すように、適宜、繰り返されてもよい。

詳説すると、第１レジストパターンＲＰ１と残った塗布硬化型レジスト層ＮＬ１の一部（すなわち、第２レジストパターンＲＰ２）とを新たな透過部とする。そして、この新たな透過部をマスクの窓部、クロム層１２およびそのクロム層１２上に位置する空気をマスクの被覆部、とする新たなマスクパターン層ＭＰにする。続いて、この新たなマスクパターン層ＭＰに対し、新たな剥離型ネガレジストユニットＥＮＵを被せ、その剥離型ネガレジストユニットＥＮＵの塗布硬化型レジスト層ＮＬ１に対して、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光によるフォトリソグラフィー法が行われればよい。

なお、以上の製造方法では、塗布硬化型レジスト層ＮＬ１が露光により硬化した後、その塗布硬化型レジスト層ＮＬ１から、離型層３２と基材層３１とが剥がされていた。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、剥離型ネガレジストユニットＥＮＵが、土台ユニットＵＴに被せられた後で、露光前に、離型層３２と基材層３１とが塗布硬化型レジスト層ＮＬ１から剥がされてもかまわない。

次の別例を説明する。別例としては、図９Ａ〜図１０Ｇに示すような、レジストパターンＲＰの製造方法も一例として挙げられる。まず、図９Ａに示すような土台ユニットＵＴに対して、第１層目レジストパターンＲＰ１の有する屈折率（１．６程度）よりも低い材料、例えば、屈折率１．４程度のＳＯＧ（Spin On Glass）４１を塗布する。

詳説すると、図９Ｂに示すように、土台ユニットＵＴにおけるマスクパターン層ＭＰに対して、ＳＯＧ４１がスピンナー等により塗布される。これにより、ＳＯＧ４１が、クロム層１２と第１レジストパターンＲＰ１とによって囲まれる溝部ＤＨに埋まる。

このようにして、第１レジストパターンＲＰ１の溝部ＤＨが埋まると、ＳＯＧ４１と第１レジストパターンＲＰ１とで、マスクパターン層ＭＰが形成される。そこで、図９Ｃに示すように、土台ユニットＵＴのマスクパターン層ＭＰ上に、液状のネガレジスト材料ＮＬ（ＮＬ２）を層状に塗布する［ネガレジスト材料層形成工程］。その後、図９Ｄに示すように、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの紫外線等の光が、塗布された層状のネガレジスト材料ＮＬ２に照射される［ネガレジスト材料層露光工程］。

すると、実施の形態１に類似した光の挙動が生じる。すなわち、ガラス基板１１を通過してきた光のうち、一部の光はクロム層１２によって遮られ、残りの光は第１レジストパターンＲＰ１を通過し、さらに、ネガレジスト材料ＮＬ２に到達する（なお、露光されたネガレジスト材料ＮＬ２の部分は網点のハッチングを付す）。

詳説すると、第１レジストパターンＲＰ１に進入する光のうち、一部の光は、第１レジストパターンＲＰ１の厚み方向に沿って、回折することなく直進し、ネガレジスト材料ＮＬ２に到達する。

また、第１レジストパターンＲＰ１に進入する光のうち、残りの光の大部分は、第１レジストパターンＲＰ１からマスクパターン層ＭＰのＳＯＧ４１の領域に進入しようとする。しかしながら、その光は、第１レジストパターンＲＰ１とＳＯＧ４１との境界に対し、臨界角を超えて入射する。そのため、その光は、全反射し、ＳＯＧ４１に進入することなく、第１レジストパターンＲＰ１内を導波する。そして、その導波した光は、第１レジストパターンＲＰ１を通過し、ネガレジスト材料ＮＬ２に到達する（つまり、クロム層１２だけでなく、ＳＯＧ４１がマスクの被覆部の役割を果たす）。

その結果、このような第１レジストパターンＲＰ１における光の挙動により、その第１レジストパターンＲＰ１に重なるネガレジスト材料ＮＬ２の部分のみが露光される（図９Ｄ参照）。そして、図１０Ｅに示すように、現像により、第１レジストパターンＲＰ１に重なるネガレジスト材料ＮＬ２の部分は除去されずに残る一方、クロム層１２およびＳＯＧ４１に重なるネガレジスト材料ＮＬ２の部分は除去される［ネガレジスト材料層現像工程］。

すると、第１レジストパターンＲＰ１上には、パターン化された層状のネガレジスト材料ＮＬ２（第２レジストパターンＲＰ２）が積み重なる。なお、このレジストパターンＲＰを積み重ねる工程は、適宜、繰り返されてもよい。

詳説すると、図１０Ｆに示すように、第２レジストパターンＲＰ２に対して、ＳＯＧ４１がスピンコート等により塗布される。ここで、第１レジストパターンＲＰ１と残った層状のネガレジスト材料ＮＬ２の一部（すなわち、第２レジストパターンＲＰ２）とを新たな透過部とする。また、この新たな透過部をマスクの窓部、クロム層１２およびそのクロム層１２上に位置するＳＯＧ４１をマスクの被覆部、とする新たなマスクパターン層ＭＰにする。

そして、図１０Ｇに示すように、ＳＯＧ４１で埋まった第２レジストパターンＲＰ２上に、液状のネガレジスト材料ＮＬ２が塗布される［ネガレジスト材料層形成工程］。その後、塗布されたネガレジスト材料ＮＬ２に対して、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光によるフォトリソグラフィー法が行われればよい。なお、このようなフォトリソグラフィー法が繰り返し行われることで、所望のアスペクト比を有するレジストパターンが形成されれば、最後に、フッ酸等により、ＳＯＧ４１は溶解除去される。

また、別例として、図１１Ａ〜図１２Ｅに示されるような、化学増幅型のネガレジスト材料を用いたレジストパターンＲＰの製造方法もある。化学増幅型のネガレジスト材料では、露光（光反応）により酸が生成され、露光の後に行われる熱処理（ポストベーク）で生成した酸が触媒になって、内部の基材樹脂が反応し、パターンが形成される。

そして、このような化学増幅型のネガレジスト材料では、感光した部分と未感光の部分とで、屈折率に差が生じる。例えば、上述したＳＵ−８等の一部の化学増幅型レジストでは、感光した部分の屈折率は、未感光の部分の屈折率よりも大きい。そこで、この屈折率差の現象を利用して、レジストパターンＲＰが製造される。

まず、図１１Ａに示すような土台ユニットＵＴに対して、液状の化学増幅型レジスト材料ＮＬ（ＮＬ３）を塗布する。詳説すると、図１１Ｂに示すように、土台ユニットＵＴにおけるマスクパターン層ＭＰに対して、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３がスピンナー等により塗布される［ネガレジスト材料層形成工程］。

これにより、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３が、クロム層１２と第１レジストパターンＲＰ１とによって囲まれる溝部ＤＨに埋まる。その上、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の滴下量を調整することで、マスクパターン層ＭＰ上に、厚みを有する化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の膜（層）が形成される。

その後、図１１Ｃに示すように、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの紫外線等の光が、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に照射される［ネガレジスト材料層露光工程］。すると、感光する化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分（第１レジストパターンＲＰ１に重なる部分）と未感光の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分（クロム層１２に重なる化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分）とで、屈折率差が生じる（なお、露光された化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分は網点のハッチングを付す）。

そのため、実施の形態１に類似した光の挙動が生じる。すなわち、ガラス基板１１を通過してきた光のうち、一部の光はクロム層１２によって遮られ、残りの光は第１層レジストパターンＲＰを通過し、さらに、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に到達する。

詳説すると、第１レジストパターンＲＰ１に進入する光のうち、一部の光は、第１レジストパターンＲＰ１の厚み方向に沿って、回折することなく直進し、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に到達する。

また、第１レジストパターンＲＰ１に進入する光のうち、残りの光の大部分は、第１レジストパターンＲＰ１から第１レジストパターンＲＰ１の溝部ＤＨに埋まる化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に進入しようとする。しかしながら、その光は、第１レジストパターンＲＰ１と化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３との境界に対し、臨界角を超えて入射する。

そのため、その光は、全反射し、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に進入することなく、第１レジストパターンＲＰ１内を導波する。そして、その導波した光は、第１レジストパターンＲＰ１を通過し、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に到達する（つまり、クロム層１２だけでなく、未感光の化学増幅型ネガレジスト材料ＮＬ３がマスクの被覆部の役割を果たす）。

その結果、このような第１レジストパターンＲＰ１における光の挙動により、その第１レジストパターンＲＰ１に重なる化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分のみが露光される（図１１Ｃ参照）。その後、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に対し、熱処理が加えられることで、露光により生成した酸を触媒とする化学反応が発生し、露光部分が固まる［熱処理工程］。

そして、図１２Ｄに示すように、現像により、第１レジストパターンＲＰ１に重なる化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分は除去されずに残る一方、未感光の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分は除去される［ネガレジスト材料層現像工程］。

すると、第１レジストパターンＲＰ１上には、パターン化された化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３（第２レジストパターンＲＰ２）が積み重なる。なお、このレジストパターンＲＰ積み重ねる工程は、適宜、繰り返されてもよい。

詳説すると、図１２Ｅに示すように、第２レジストパターンＲＰ２に対して、新たに化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３がスピンコート等により塗布される。ここで、第１レジストパターンＲＰ１と残った層状の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の一部（すなわち、第２レジストパターンＲＰ２）とを新たな透過部とする。また、この新たな透過部をマスクの窓部、クロム層１２およびそのクロム層１２上に位置する未感光の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３をマスクの被覆部、とする新たなマスクパターン層ＭＰにする。そして、図１２Ｅに示すように、新たに塗布された化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に対して、ガラス基板１１の裏面１１ｒからの露光によるフォトリソグラフィー法が行われればよい。

なお、このレジストパターンＲＰを積み重ねる工程が繰り返される場合に、各工程で現像が必要になるとは限らない。例えば、図１１Ｃに示される化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の露光と熱処理が行われた後、図１３Ｐに示すように、現像することなく、化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３が、熱処理後の化学増幅型ネガレジスト材料ＮＬ３（すなわち、第２レジストパターンＲＰ２）上に塗布されてもよい［ネガレジスト材料層形成工程］。

そして、図１３Ｑに示すように、第１レジストパターンＲＰ１とそれに重なる熱処理後の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の一部（すなわち、第２レジストパターンＲＰ２）とを新たな透過部とする。また、この新たな透過部をマスクの窓部、クロム層１２およびそのクロム層１２上に位置する未感光の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３をマスクの被覆部、とする新たなマスクパターン層ＭＰにする。そして、図１３Ｑに示すように、新たに塗布された化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３は、ガラス基板１１の裏面１１ｒから露光される［ネガレジスト材料層露光工程］。

その後、新たな化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３に対し、熱処理が加えられることで、露光部分が固まる［熱処理工程］。最後に、図１３Ｒに示すように、現像により、未感光の化学増幅型ネガジスト材料ＮＬ３の部分が除去され［ネガレジスト材料層現像工程］、所望の高アスペクト比を有するレジストパターンＲＰが形成される。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えば、以上の製造方法では、マスクユニットＭＵが形成される場合に、縞模様のフォトマスクＰＭが用いられていた（図２Ｃ参照）。そのため、土台ユニットＵＴにおける第１レジストパターンＲＰ１も縞模様になり、さらに、その土台ユニットＵＴを利用して作られるレジストパターンＲＰ（例えば、第２レジストパターンＲＰ２）も縞模様になっていた。しかし、レジストパターンＲＰの模様は、縞模様に限定されるものではない（いいかえると、レジストパターンＲＰのパターン片ＢＫの形状は、直方体に限られるものではない）。

例えば、図１４Ａに示すように、フォトマスクＰＭが、透過性（透光性）を有する基板２１上に円柱状の遮光片２２を敷き詰めたものである場合、土台ユニットＵＴ上に積み重なって完成するレジストパターンＲＰは、図１４Ｂに示すようになる。すなわち、円柱状の空洞ＣＹを内蔵する層を積み上げたレジストパターンＲＰになる。

また、図１５Ａに示すように、フォトマスクＰＭが、円柱状の開孔２４を敷き詰めた遮光プレート２５の場合、土台ユニットＵＴ上に積み重なって完成するレジストパターンＲＰは、図１５Ｂに示すようになる。すなわち、積み上がる円柱状のパターン片ＢＫを敷き詰めたレジストパターンＰＳになる。

つまり、以上の製造方法であれば、フォトマスクＰＭにおける遮光領域の形状と、その遮光領域以外の透過領域の形状とによって、種々形状のレジストパターンＲＰ（ひいては、パターン構造物ＰＳ）が形成される。

ＲＰ レジストパターン
ＤＦ ドライフィルム
ＰＳ パターン構造物
ＭＵ マスクユニット
ＭＵＳ マスク面
１１ ガラス基板（透過性基板）
１１ｆ ガラス基板の表面（第１面）
１１ｒ ガラス基板の裏面（第２面）
１２ クロム層（遮光材料層）
１３ レジスト層
ＰＭ フォトマスク
２１ 透過性を有する基板
２２ 遮光片
２４ 開孔
２５ 遮光プレート
ＵＴ 土台ユニット
ＤＨ 溝部
ＮＬ ネガレジスト材料（ネガレジスト材料層）
ＥＮＵ 剥離型ネガレジストユニット
３１ 基材層
３２ 離型層
ＮＬ１ 塗布硬化型レジスト層（ネガレジスト材料層）
ＮＬ２ 液状のネガレジスト材料（ネガレジスト材料層）
ＮＬ３ 化学増幅型レジスト材料（ネガレジスト材料層）
４１ ＳＯＧ（低屈折率な媒質）

Claims (6)

1. 透過性基板と、
   上記透過性基板にて対向する第１面および第２面のうち、上記第１面に、高低差のあ
   る透過部と遮光部とを並べ、高い方の上記透過部をマスクの窓部に、低い方の上記遮
   光部、および、その遮光部上に位置し上記透過部から成る媒質よりも低屈折率な媒質を
   マスクの被覆部にしたマスクパターン層と、
   を含む土台ユニットに対して、
   （１） 上記マスクパターン層上に、ネガレジスト材料層を形成し、上記第２面からの
   露光によるフォトリソグラフィー法で、上記ネガレジスト材料層を上記透過部だ
   けに重なるように残すことで、レジストパターンとする、
   レジストパターンの製造方法。
2. 上記透過部と残った上記ネガレジスト材料の一部とを新たな透過部とし、
   その新たな透過部をマスクの窓部に、上記遮光部と上記遮光部上に位置し新たな透過部から成る媒質よりも低屈折率な媒質とをマスクの被覆部にした新たなマスクパターン層とし、
   さらに上記（１）の工程を行う請求項１に記載のレジストパターンの製造方法。
3. 上記の低屈折率の媒質が空気である請求項１または２に記載のレジストパターンの製造方法。
4. 上記ネガレジスト材料層は、ドライフィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターンの製造方法。
5. 上記ネガレジスト材料層は、基材層、離型層、および塗布型レジスト層を、この順で積み重ねた剥離型ネガレジストユニットあって、剥離後の塗布型レジスト層である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターンの製造方法。
6. 上記ネガレジスト材料層は、塗布可能な液体状のネガレジスト材料で形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターンの製造方法。