專利名稱：干蝕刻方法、微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法、模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對含鎢(W)及碳(C)的物質(zhì)進(jìn)行微細(xì)加工的技術(shù)、以及以含鎢(W)及碳(C)的物質(zhì)為構(gòu)成要素的模具及其形成方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，作為高速通信基礎(chǔ)(infrastructure)的光通信系統(tǒng)越來越重要。為了將該高速通信系統(tǒng)導(dǎo)入一般家庭，且使其進(jìn)一步普及，需要實(shí)現(xiàn)讓構(gòu)成光通信系統(tǒng)的光電路部品的成本較低的技術(shù)。
光電路部品的主要構(gòu)成要素即光波導(dǎo)路，一般能夠通過利用半導(dǎo)體制造過程中具有代表性的光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)在玻璃襯底上形成所希望的溝圖案來制作。但是，存在有由于該制造方法需要高價(jià)制造裝置，因此難以實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)路部品的低成本化這樣的問題。因而，如專利文獻(xiàn)1所述，將已形成有所希望的凹凸結(jié)構(gòu)的模具(所謂的金屬模)壓在由玻璃構(gòu)成的軟化材料表面，來在坡璃表面上形成所希望的光波導(dǎo)路等方法備受矚目。此方法只要具有模具就能大量生產(chǎn)所希望的光波導(dǎo)路，能夠用較低的成本提供光電路部品。但是，由于該玻璃形成方法必須要在高溫高壓狀態(tài)下進(jìn)行，因此要求模具具有耐熱性、剛性及耐久性。作為滿足此條件的材料，存在有是以超硬金屬的鎢(W)和碳(C)為主要成分的WC合金。
作為在WC合金表面形成微細(xì)圖案的方法，具有如專利文獻(xiàn)1所述的那樣的通過金剛石刀片進(jìn)行切削加工的方法，但利用該加工法刻到模具上的凹凸大小為數(shù)微米或數(shù)微米以上，并且，該加工法在加工均勻性方面也有一定的局限。光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)的微細(xì)加工技術(shù)作為不受可通過金剛石刀片進(jìn)行切削加工的凹凸大小范圍的限制，實(shí)現(xiàn)加工1μm或1μm以下的凹凸大小的方法較為有效。利用該方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)不僅能形成微小凹凸，而且加工偏差較少，能夠用比金剛石刀片進(jìn)行切削加工的方法更低的成本制造模具。
作為WC合金的干蝕刻技術(shù)，在專利文獻(xiàn)2中記載有能夠利用CF4或SF6對WC合金進(jìn)行干蝕刻的技術(shù)。
以下，參照圖6(a)及圖6(b)對以往的干蝕刻方法加以說明。如圖6(a)所示，在可用減壓狀態(tài)保持壓力的反應(yīng)室101設(shè)置有氣體供給口102，同時(shí)，設(shè)置有氣體排氣口103。并且，在反應(yīng)室101的上部設(shè)置有使從氣體供給口102提供的氣體為等離子體狀態(tài)的等離子體產(chǎn)生裝置104。并且，在反應(yīng)室101的下部夾著絕緣體105設(shè)置有成為被處理物的裝載臺的電極106，具體地說，該被處理物是WC合金襯底或在表面具備WC合金的襯底(以下，稱為WC襯底)。在反應(yīng)室101的外部設(shè)置有用以將偏置(bias)電壓施加在電極106上的RF(無線電波)電源108。
其次，以將CF4用作蝕刻氣體的情況為例，對圖6(a)所示的蝕刻裝置的動(dòng)作加以說明。如圖6(a)所示，從氣體供給口102將CF4導(dǎo)入反應(yīng)室101內(nèi)，利用等離子體產(chǎn)生裝置104生成由CF4構(gòu)成的等離子體150，同時(shí)，利用RF電源108將RF偏置電壓施加在WC襯底107上。其結(jié)果是在等離子體150中生成C、F或CFn(n＝1～4)的原子團(tuán)(radical)109及它們的離子110。這里，通常在使用在干蝕刻的等離子體150中，由等離子體150生成的原子數(shù)·分子數(shù)的比率是[F]＞[CFn]＞＞[C]。原子團(tuán)109以各向同性擴(kuò)散，到達(dá)WC襯底107，而離子110在等離子體150和WC襯底107之間加速，因此幾乎是垂直入射到WC襯底107中。特別是當(dāng)含F(xiàn)原子的F+離子及CFn+離子入射到WC襯底107時(shí)，將WC的結(jié)合切斷，W被作為WFx(x＝1～6)放出。而C被作為CFy(y＝1～4)放出。
參照圖6(b)對WC襯底表面中的蝕刻反應(yīng)加以更詳細(xì)地說明。如圖6(b)所示，在WC襯底111上形成有抗蝕圖案112。在將抗蝕圖案112作為掩模，使用為F+或CF+的離子113a及113b對WC襯底111進(jìn)行蝕刻后，構(gòu)成WC襯底111的W就被作為WFx(x＝1～6)114放出。此時(shí)，通過蝕刻形成的WC襯底111的圖案側(cè)壁因下述理由而成為弓形即弧狀彎曲(Bowing)形狀。
雖然在WC襯底111的蝕刻中，幾乎所有的離子都如離子113a那樣，大致垂直入射到WC襯底111，但由于離子一般具有朝向各個(gè)方向的能量(離子能量角度分布)，因此存在有如離子113b那樣的斜射到WC襯底111的離子。所以，通過垂直入射到WC襯底111的離子113a，實(shí)現(xiàn)了以抗蝕圖案112為蝕刻掩模的WC襯底111的各向異性(垂直)蝕刻。但由于斜射到WC襯底111的離子113b的沖擊，WC襯底111的圖案側(cè)壁被蝕刻，結(jié)果造成該圖案側(cè)壁成為圖6(b)所示的那樣的弧狀彎曲形狀。
其次，參照圖7(a)～圖7(d)對以往的WC合金的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法及使用了該方法的模具制造方法加以說明。
如圖7(a)所示，在準(zhǔn)備好WC合金襯底121后，如圖7(b)所示，在WC合金襯底121上形成抗蝕圖案122?？刮g圖案122一般是通過光刻技術(shù)形成的。其次，如圖7(c)所示，將抗蝕圖案122作為掩模對WC合金襯底121進(jìn)行圖案形成。那時(shí)的圖案形成是通過干蝕刻技術(shù)進(jìn)行的。
若使用上述以往的干蝕刻技術(shù)的話，由于從等離子體中入射到WC合金襯底121的離子123具有朝向各個(gè)方向的能量，因此除了存在有垂直入射到WC合金襯底121表面的成分A之外，還存在有對于該表面具有一定角度，斜射到該表面的成分即斜入射成分B及成分C。所以，因這些斜入射離子而使WC合金襯底121的圖案側(cè)壁被蝕刻的結(jié)果是，蝕刻剖面形狀成為所謂的弧狀彎曲形狀，如圖7(c)所示。
其次，在利用灰化除去抗蝕圖案122后，進(jìn)行洗凈。這樣一來，就形成了由在表面及內(nèi)部具備了微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)的WC合金襯底121構(gòu)成的模具，如圖7(d)所示。
另外，作為使用模具進(jìn)行加工的以往技術(shù)，存在有由S.Y.Chou等提出的毫微壓印(nanoimprint)光刻(例如，參照專利文獻(xiàn)3及非專利文獻(xiàn)1)等毫微壓印法那樣的技術(shù)。毫微壓印法是通過將模具按壓在形成在半導(dǎo)體晶片上的抗蝕薄膜上，來形成微細(xì)抗蝕圖案的技術(shù)，是以形成最小尺寸為毫微級(nanoorder)的微細(xì)圖案為目的的現(xiàn)在仍在開發(fā)中的技術(shù)。很容易加工的SiO2膜或Si3N4膜等被使用在毫微壓印法中使用的以往的模具微細(xì)結(jié)構(gòu)形成部。
專利文獻(xiàn)1專利第3152831號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平1-98229號公報(bào)專利文獻(xiàn)3美國專利5772905號公報(bào)
非專利文獻(xiàn)1Stephen Y.Chou以外、Appl.Phys.Lett.，Vol.67、1995年、p.3114-3116但是，在以往的利用CF4或SF6進(jìn)行干蝕刻的方法中，如上所述，存在有這樣的問題由于不僅是圖案底部，甚至連圖案側(cè)壁也被蝕刻，該側(cè)壁成為弧狀彎曲形狀，因此不能獲得垂直蝕刻形狀，不能進(jìn)行高性能的加工。并且，利用以往的干蝕刻方法進(jìn)行的加工，具有在WC合金表面及其內(nèi)部不能形成高精度微細(xì)結(jié)構(gòu)的問題。其結(jié)果是產(chǎn)生不能制造具備了高精度微細(xì)結(jié)構(gòu)的WC合金模具那樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
如上所鑒，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠防止對圖案側(cè)壁進(jìn)行蝕刻，實(shí)現(xiàn)垂直蝕刻形狀的WC合金的干蝕刻方法，同時(shí)，提供一種能夠在WC合金表面及其內(nèi)部形成垂直形狀的高精度微細(xì)結(jié)構(gòu)的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，而且，提供一種具備了高精細(xì)微細(xì)結(jié)構(gòu)的WC合金模具及其制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的干蝕刻方法，使用從混合氣體生成的等離子體對含鎢和碳的物體進(jìn)行蝕刻，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的干蝕刻方法，由于通過等離子體生成含氟原子的離子、含氮原子的離子和碳化氫分子，因此能夠進(jìn)行可在含鎢和碳的物體表面及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)無弧形彎曲形狀那樣的高精度垂直形狀或高精度正錐形(taper)形狀的蝕刻加工。另外，作為含鎢和碳的物體，存在有以WC合金和WC為主要成分的(W和C的合計(jì)組成為50at％或50at％以上)物體等。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，也可以用含氟原子和氮原子的氣體(NF3、N2F)來代替上述含氟原子的氣體及上述含氮原子的氣體。并且，也可以用含氟原子和碳化氫分子的氣體來代替上述含氟原子的氣體及含碳化氫分子的氣體。具體地說，可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxetaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。這樣一來，能夠通過等離子體放電有效地生成含有氟原子的離子(例如，氟原子離子、氟分子離子、碳氟化合物離子、氟代烴離子等)，該氟原子是對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所需的氟原子。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。這樣一來，由于能夠通過等離子體放電有效地生成含氮原子的離子(例如，氮原子離子、氮分子離子、氫化氮分子離子等)，因此能夠通過蝕刻有效地將含W和C的物質(zhì)中的碳(C)除去。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。這樣一來，由于在碳化氫分子內(nèi)不存在兩重結(jié)合，因此很容易通過等離子體放電使碳化氫分子分解，其結(jié)果是能夠有效地生成作為分解物的CHr(r＝1～3)，從而能夠在蝕刻中通過CHr有效地形成圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。這樣一來，由于等離子體放電使氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)的生成量增大，因此能夠讓含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率增大。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。這樣一來，由于能夠有效地生成由等離子體放電所激起的氧(具體地說，氧原子、氧分子、氧原子離子及氧分子離子)，因此能夠適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。這樣一來，由于稀有氣體的添加效果使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠很容易地增大處理窗口(process window)。
在本發(fā)明的干蝕刻方法中，最好在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。這樣一來，由于利用從等離子體生成的氯離子、溴離子或碘離子將含W和C的物質(zhì)進(jìn)行蝕刻而產(chǎn)生的氯化鎢、溴化鎢或碘化鎢再次附著在加工部的側(cè)壁，使側(cè)壁保護(hù)效果增大，因此能夠很容易地實(shí)現(xiàn)正錐形形狀的蝕刻。
本發(fā)明所涉及的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，包括在含鎢和碳的物體上形成掩模圖案的工序；以及利用上述掩模圖案，通過從由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成的混合氣體生成的等離子體來對上述物體進(jìn)行干蝕刻的工序。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，由于通過等離子體生成含氟原子的離子、含氮原子的離子和碳化氫分子，因此能夠進(jìn)行在含鎢和碳的物體表面及內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)無弧狀彎曲形狀的高精度垂直形狀或高精度正錐形形狀的蝕刻加工。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，也可以使用含氟原子和氮原子的氣體(NF3、N2F)來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。并且，也可以使用含氟原子和碳化氫分子的氣體來代替上述含氟原子的氣體、及上述含碳化氫分子的氣體。具體地說，也可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxetaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。這樣一來，由于能夠通過等離子體放電有效地生成含有氟原子的離子(例如，氟原子離子、氟分子離子、碳氟化合物離子、氟代烴離子等)，因此能夠通過干蝕刻進(jìn)行微細(xì)加工，該氟原子是對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所需的氟原子。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。這樣一來，由于能夠通過含有從等離子體生成的氮原子的離子(例如，氮原子離子、氮分子離子、氫化氮分子離子等)，利用蝕刻有效地除去含W和C的物質(zhì)中的碳(C)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高速的微細(xì)加工。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。這樣一來，由于在利用由等離子體生成的CHr(r＝1～3)的蝕刻中，有效地形成了圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜，因此能夠確實(shí)地實(shí)現(xiàn)垂直形狀的微細(xì)加工及正錐形形狀的微細(xì)加工。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。這樣一來，由于等離子體放電使氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)的生成量增大，含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率增大，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更加高速的微細(xì)加工。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。這樣一來，由于能夠有效地生成由等離子體放電所激起的氧(具體地說，氧原子、氧分子、氧原子離子及氧分子離子)，因此能夠適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高速的微細(xì)加工。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。這樣一來，由于能夠通過稀有氣體的添加效果，使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠在微細(xì)加工中，很容易地增大處理窗口。
在本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法中，最好在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。這樣一來，由于能夠讓氯、溴或碘的效果即加工部的側(cè)壁保護(hù)效果增加，因此能夠很容易地實(shí)現(xiàn)正錐形形狀的微細(xì)加工。
本發(fā)明所涉及的模具制造方法，使用從混合氣體生成的等離子體將含鎢和碳的物體加工成模具，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的模具制造方法，由于是使用了本發(fā)明的干蝕刻方法的模具制造方法，因此能夠制造由含鎢和碳的物體構(gòu)成且具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具制造方法中，也可以使用含氟原子和氮原子的氣體(NF3、N2F)來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。并且，也可以使用含氟原子和碳化氫分子的氣體來代替上述含氟原子的氣體、及含碳化氫分子的氣體。具體地說，也可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxetaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。這樣一來，由于能夠通過等離子體放電有效地生成含有氟原子的離子(例如，氟原子離子、氟分子離子、碳氟化合物離子、氟代烴離子等)，因此能夠用高精度、低成本制造具備了微小凹凸的模具，該氟原子是對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所需的氟原子。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。這樣一來，由于能夠通過含有由等離子體生成的氮原子的離子(例如，氮原子離子、氮分子離子、氫化氮分子離子等)，利用蝕刻有效地除去含W和C的物質(zhì)中的碳(C)，因此能夠高速地制造具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。這樣一來，由于能夠在利用由等離子體生成的CHr(r＝1～3)的蝕刻中，有效地形成圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜，因此能夠確實(shí)地制造具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。這樣一來，由于能夠通過由等離子體生成的氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)，來使含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率增加，因此能夠更高速地制造具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。這樣一來，能夠通過由等離子體生成的氧(具體地說，氧原子、氧分子、氧原子離子及氧分子離子)適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。因此能夠更高速地制造具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。這樣一來，由于能夠通過稀有氣體的添加效果使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠很容易地增大處理窗口，同時(shí)，能夠穩(wěn)定地制造具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具制造方法中，最好在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。這樣一來，由于能夠讓氯、溴或碘的效果即加工部的側(cè)壁保護(hù)效果增大，因此能夠很容易地制造具備了擁有正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的模具。
本發(fā)明所涉及的模具是通過使用從混合氣體生成的等離子體對含鎢和碳的物體進(jìn)行成形加工制造而成的，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的模具，由于是使用本發(fā)明的干蝕刻方法制造而成的模具，因此能夠高速地提供一種由含鎢和碳的物體構(gòu)成且具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具中，也可以使用含氟原子和氮原子的氣體(NF3、N2F)來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。并且，也可以使用含氟原子和碳化氫分子的氣體來代替上述含氟原子的氣體及上述含碳化氫分子的氣體。具體地說，也可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxetaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
在本發(fā)明的模具中，最好上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。這樣一來，由于能夠通過等離子體放電有效地生成含有氟原子的離子(例如，氟原子離子、氟分子離子、碳氟化合物離子、氟代烴離子等)，因此能夠用高精度且更低的成本提供一種具備了微小凹凸的模具，該氟原子是對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所需的氟原子。
在本發(fā)明的模具中，最好上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。這樣一來，由于能夠通過含有由等離子體生成的氮原子的離子(例如，氮原子離子、氮分子離子、氫化氮分子離子等)，利用蝕刻有效地除去含W和C的物質(zhì)中的碳(C)，因此能夠高速地提供一種具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具中，最好上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。這樣一來，由于能夠在利用由等離子體生成的CHr(r＝1～3)的蝕刻中，有效地形成圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜，因此能夠確實(shí)地提供一種具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具中，最好在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。這樣一來，由于能夠通過由等離子體生成的氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)，來使含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率增大，因此能夠更高速地提供一種具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具中，最好在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。這樣一來，能夠通過由等離子體生成的氧(具體地說，氧原子、氧分子、氧原子離子及氧分子離子)適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。因此能夠更高速地提供一種具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具中，最好在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。這樣一來，由于能夠通過稀有氣體的添加效果使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠很容易地增大處理窗口，同時(shí)，能夠穩(wěn)定地提供一種具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
在本發(fā)明的模具中，最好在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。這樣一來，由于能夠讓氯、溴或碘的效果即加工部的側(cè)壁保護(hù)效果增加，因此能夠很容易地提供具備了擁有正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的模具。
另外，由于本發(fā)明的模具是使用本發(fā)明的干蝕刻方法制造而成的模具，因此在含鎢和碳的物體中，越靠近成形加工面的區(qū)域，氮含有量越高。
(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明所涉及的干蝕刻方法，由于使用從混合氣體生成的等離子體進(jìn)行蝕刻，因此能夠獲得下述效果，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。即，通過含有從該等離子體提供的氟原子的離子，將鎢作為WFx(x＝1～6)蝕刻除去。同時(shí)，由于通過從該等離子體中的碳化氫分子生成的CHr(r＝1～3)原子團(tuán)來在蝕刻中的圖案側(cè)壁形成保護(hù)膜，因此能夠阻止因入射到圖案側(cè)壁的離子沖擊而引起的蝕刻反應(yīng)，其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)垂直的蝕刻剖面形狀。另一方面，由于通過含有從該等離子體提供的氮原子的離子，將碳作為CN、C2N2或HCN有效地除去，因此能夠進(jìn)一步地提高利用含氟原子的離子進(jìn)行鎢蝕刻的效率。其結(jié)果是能夠高速地進(jìn)行含W和C的物質(zhì)的垂直形狀蝕刻及正錐形形狀的蝕刻。
并且，根據(jù)本發(fā)明所涉及的干蝕刻方法，由于在混合氣體中進(jìn)一步添加含氫原子的氣體，因此能夠獲得下述效果，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。即，由于在由混合氣體構(gòu)成的等離子體中還生成氫原子、氫分子、氫原子離子或氫分子離子，能夠讓氫的供給量增大，因此能夠?qū)⒑u和碳的物質(zhì)中的碳作為揮發(fā)性較高的HCN除去。其結(jié)果是能夠進(jìn)行更高速的垂直形狀的蝕刻。
而且，根據(jù)本發(fā)明所涉及的干蝕刻，由于在混合氣體中進(jìn)一步添加含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或含碘原子的氣體中的至少一種氣體，因此能夠獲得下述效果，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。即，由于在由混合氣體構(gòu)成的等離子體中還生成氯原子離子、溴原子離子或碘原子離子，因此從蝕刻表面生成WClx(x＝1～6)或揮發(fā)性比其更低的WBrx(x＝1～6)或WIx(x＝1～6)。因而，與不添加含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或含碘原子的氣體的時(shí)候相比，能夠較容易地形成更厚的側(cè)壁保護(hù)膜，因此不僅能夠較容易地實(shí)現(xiàn)垂直形狀的蝕刻，而且能夠較容易地實(shí)現(xiàn)正錐形形狀的蝕刻。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，能夠在含鎢和碳的物質(zhì)表面及內(nèi)部形成具有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的模具制造方法，能夠制造由含鎢和碳的物質(zhì)構(gòu)成且具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的模具，能夠?qū)崿F(xiàn)由含鎢和碳的物質(zhì)構(gòu)成且具備了是垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
另外，在本發(fā)明所涉及的干蝕刻方法、微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法、模具的制造方法及模具中，即使在含鎢和碳的物體中還含有氮(N)，也能夠獲得完全相同的效果。即，即使將本發(fā)明適當(dāng)?shù)厥褂迷赪CN合金或WNC合金等中，也能夠獲得完全相同的效果。
附圖的簡單說明

圖1(a)及圖1(b)為本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法的說明圖。
圖2(a)及圖2(b)為本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法的說明圖。
圖3(a)及圖3(b)為本發(fā)明的第3實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法的說明圖。
圖4(a)～圖4(f)為示出了本發(fā)明的第4實(shí)施例所涉及的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法及使用了它的模具制造方法的各工序的剖面圖。
圖5(a)為本發(fā)明的第5實(shí)施例所涉及的整個(gè)模具的剖面圖，圖5(b)～圖5(g)分別示出了將圖5(a)所示的模具表面的微小凹凸放大時(shí)的圖。
圖6(a)及圖6(b)為以往的干蝕刻方法的說明圖。
圖7(a)～圖7(d)為示出了以往的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法及使用了它的模具制造方法的各工序的剖面圖。
(符號的說明)
1-反應(yīng)室；2-氣體供給口；3-氣體排氣口；4-等離子體產(chǎn)生裝置；5-絕緣體；6-電極；7-WC襯底；8-RF電源；9、9’-原子團(tuán)；10、10’-離子；11-WC襯底；12-抗蝕圖案；13a、13b、13c-離子；14a-側(cè)壁保護(hù)膜；14b-表面保護(hù)膜；15-Hs+離子；16-Nq+離子；17a、17b、17c-離子；21-WC合金襯底；22-抗蝕圖案；23-離子；24a、24b-側(cè)壁保護(hù)膜；31-底層襯底；31a-由金屬或?qū)щ娦晕镔|(zhì)構(gòu)成的襯底；31b-由絕緣物質(zhì)構(gòu)成的襯底；31c-由半導(dǎo)體物質(zhì)構(gòu)成的襯底；32-含鎢和碳的物體；50-等離子體。
具體實(shí)施例方式
(第1實(shí)施例)以下，參照附圖對本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法加以說明。
圖1(a)及圖1(b)為本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法的說明圖。如圖1(a)所示，在能夠用減壓狀態(tài)保持壓力的反應(yīng)室1中設(shè)置有氣體供給口2，同時(shí)，設(shè)置有氣體排氣口3。并且，在反應(yīng)室1的上部設(shè)置有使從氣體供給口2提供的氣體為等離子體狀態(tài)的等離子體產(chǎn)生裝置4。并且，在反應(yīng)室1的下部夾著絕緣體5設(shè)置有電極6，該電極6成為含鎢和碳的被處理物的裝載臺，具體地說，成為WC合金襯底或在表面具備了WC合金的襯底(以下，合起來稱為WC襯底)7的裝載臺。在反應(yīng)室1的外部設(shè)置有用以將偏置電壓施加在電極6上的RF(無線電波)電源8。
其次，以使用了由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成的混合氣體作為蝕刻氣體的情況為例，對圖1(a)所示的蝕刻裝置的動(dòng)作即本實(shí)施例的干蝕刻方法加以說明。如圖1(a)所示，從氣體供給口2將混合氣體導(dǎo)入反應(yīng)室1中，通過等離子體產(chǎn)生裝置4生成由該混合氣體構(gòu)成的等離子體50，同時(shí)，通過RF電源8將RF偏置電壓施加在WC襯底7上，該混合氣體由含氟原子的氣體(例如，CF4氣體)、含氮原子的氣體(例如，N2氣體)和含碳化氫分子的氣體(例如，CH4氣體)構(gòu)成。其結(jié)果是在由混合氣體構(gòu)成的等離子體50中，生成是CFp*(p＝1、2、3)、Nq*(q＝1、2)、CHr*(r＝1、2、3)、F*及H*的原子團(tuán)9，和是CFp+(p＝1、2、3)、Nq+(q＝1、2)、CHr+(r＝1、2、3)、F+及H+的離子10，該混合氣體包含含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體。另外，在本案中，「*」表示激起狀態(tài)中的原子也包含在內(nèi)的原子團(tuán)。
原子團(tuán)9進(jìn)行各向同性擴(kuò)散，到達(dá)WC襯底7，而離子10由于在等離子體50和WC襯底7之間加速，因此幾乎是垂直入射到WC襯底7中。此時(shí)，離子10中的CFp+及F+的運(yùn)動(dòng)能量將WC結(jié)合切斷，與W產(chǎn)生反應(yīng)，將WFx(x＝1～6)放出。另一方面，雖然通過氮離子(Nq+)及氫離子(H+)將C主要作為CN或C2N2蝕刻除去，但是也有作為CFx(x＝1～4)放出的。
參照圖1(b)對WC襯底表面的蝕刻反應(yīng)進(jìn)一步加以說明。特別是圖1(b)示出了通過生成含氟原子的離子、含氮原子的離子和碳化氫分子的等離子體，將含W和C的物質(zhì)蝕刻時(shí)的蝕刻機(jī)構(gòu)。如圖1(b)所示，當(dāng)在WC襯底11上形成抗蝕圖案12后，將抗蝕圖案12作為掩模，使用是CFp+(p＝1、2、3)及F+的離子13a、13b及13c對WC襯底11進(jìn)行蝕刻之后，構(gòu)成WC襯底11的W就被作為成為側(cè)壁保護(hù)膜14a的WFx(x＝1～6)放出。另外，側(cè)壁保護(hù)膜14a由化合物和CHFN聚合物的混合物構(gòu)成，覆蓋且保護(hù)圖案側(cè)壁。
其次，對上述各離子及各原子團(tuán)的作用加以說明。
首先，CFp+(p＝1、2、3)及F+中的幾乎垂直入射到WC襯底11中的離子13a，通過離子沖擊能量將W和C的結(jié)合切斷，同時(shí)，通過F與W的化學(xué)結(jié)合生成作為反應(yīng)生成物的WFx。這里，WFx與多個(gè)入射離子13a反應(yīng)多次，最后作為WF5或WF6等的分子以氣相狀態(tài)放出。這是WC襯底11中的W的主要蝕刻機(jī)構(gòu)。
并且，在Nq+(q＝1、2)離子及H+離子入射到WC襯底11中后，由離子沖擊能量將W和C的結(jié)合切斷，同時(shí)，N及H與C化學(xué)結(jié)合，其結(jié)果是WC襯底11中的C作為反應(yīng)生成物(主要是HCN)被蝕刻除去。在本實(shí)施例中，通過生成H+離子作為碳化氫分子(例如，CH4)的分解物、以及將氫作為CHr*(r＝1、2、3)原子團(tuán)或CHr+(r＝1、2、3)提供給蝕刻反應(yīng)表面，來使碳作為HCN除去的概率增大。這是WC襯底11中的C的主要蝕刻機(jī)構(gòu)。
另外，即使在使用了不存在H的氣體類的情況下，也可利用蝕刻將WC襯底11中的碳作為CN及C2N2充分除去，藉此方法來使蝕刻的進(jìn)行加速。從相反的角度來說，如本實(shí)施例所示，通過在蝕刻反應(yīng)表面同時(shí)存在氮離子和氫，來使除去C的能力增加。并且，也有通過CFp+(p＝1、2、3)離子及F+離子的沖擊，將C作為CFx(x＝1～4)從WC襯底11中放出的。
如上所述，在本實(shí)施例中，由于不僅存在W的蝕刻機(jī)構(gòu)，還存在有利用蝕刻積極地除去C的機(jī)構(gòu)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高速的蝕刻加工。
并且，入射到WC襯底11中的CHr+(r＝1、2、3)離子的大多數(shù)都沉積在襯底表面及圖案內(nèi)部(側(cè)壁及底部)。這是本實(shí)施例的蝕刻中的側(cè)壁保護(hù)膜形成的主要機(jī)構(gòu)。但入射到WC襯底11的CHr+的一部分仍作為CHr+(r＝1、2、3)離子放出。
另一方面，圖1(a)的原子團(tuán)9，即CFp*(p＝1、2、3)、Nq*(q＝1、2)、CHr*(r＝1、2、3)、F*及H*從等離子體氣相中進(jìn)行各向同性擴(kuò)散，被輸送到WC襯底11的表面，在圖1(b)中沒有示出。這些原子團(tuán)一般來說被物理吸附或化學(xué)吸附到襯底表面及圖案內(nèi)表面后，受到入射到襯底表面的其它離子的沖擊能量的影響，因所謂的離子輔助(ion assist)反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)之后，從襯底表面脫離。因此，在蝕刻進(jìn)行的條件下，圖案底部的幾乎所有的吸附物都因離子輔助反應(yīng)而與WC襯底11的一部分一起被同時(shí)蝕刻除去。但是，由于圖案側(cè)壁的入射離子量少于圖案底部，因此吸附的原子團(tuán)量多于讓蝕刻進(jìn)行的離子量，結(jié)果是在圖案側(cè)壁產(chǎn)生沉積物，形成側(cè)壁保護(hù)膜14a。即，側(cè)壁保護(hù)膜14a的膜組成的主要成分是為被提供的原子團(tuán)組成的組合的C、H、F及N。對于形成這樣的CHFN聚合物的情況，CHr*(r＝1、2、3)原子在各種原子團(tuán)中都起著非常重要的作用。特別是CHr*(r＝1、2、3)原子團(tuán)，由于分子量較小，吸附系數(shù)較小，因此被輸送到具有高縱橫尺寸比的凹部的底部(高縱橫尺寸比圖案的底部)。其結(jié)果是能夠形成高縱橫尺寸比圖案底部附近的側(cè)壁保護(hù)膜。相反，CHr*(r＝1、2、3)原子團(tuán)以外的未分離碳化氫分子及高次碳化氫CyHz(y、z是整數(shù)，y大于或等于2)，由于吸附系數(shù)較大，因此不能進(jìn)入微細(xì)圖案內(nèi)部，幾乎所有的都沉積在襯底表面。這樣一來就形成了表面保護(hù)膜14b，其結(jié)果是由于能夠保護(hù)抗蝕圖案12，因此使抗蝕的耐蝕刻性能大大提高。
并且，如是CFp+(p＝1、2、3)及F+的離子13b那樣，在蝕刻反應(yīng)表面與W發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果是有時(shí)產(chǎn)生所生成的反應(yīng)生成物WFx在氣相中被放出，吸附在蝕刻中的WC襯底11的圖案側(cè)壁或抗蝕圖案12的側(cè)面。吸附的WFx沉積在圖案側(cè)壁，形成側(cè)壁保護(hù)膜14a的一部分。其結(jié)果是實(shí)際形成的側(cè)壁保護(hù)膜14a成為CHFN聚合物和WFx化合物的混合物。
在以往的技術(shù)中，如是CFp+(p＝1、2、3)及F+的離子13c那樣，由于存在斜射入襯底的離子成分，因此圖案側(cè)壁被蝕刻，成為弧狀彎曲形狀。而在本實(shí)施例中，由于存在上述側(cè)壁保護(hù)膜14a，防止了離子13c對圖案側(cè)壁的蝕刻，因此不會(huì)產(chǎn)生在以往技術(shù)中所見到的弧狀彎曲形狀。其結(jié)果是能夠形成具有垂直形狀或正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的圖案。另外，通過讓蝕刻氣體中的碳化氫的供給量增大，能夠增加側(cè)壁保護(hù)膜14a的厚度，這樣一來，能夠?qū)崿F(xiàn)正錐形形狀的圖案側(cè)壁，在圖1(b)中沒有示出。
利用這樣的本實(shí)施例的干蝕刻方法，能夠在以鎢和碳為主要成分的物質(zhì)WC合金的表面及內(nèi)部，進(jìn)行可實(shí)現(xiàn)無弧狀彎曲形狀的高精度垂直形狀的高速蝕刻。
如上所述，本發(fā)明的本質(zhì)在于同時(shí)完成通過含氟原子的離子進(jìn)行的W蝕刻、通過含氮原子的離子進(jìn)行的C蝕刻和達(dá)到通過碳化氫分子(包括其分離所生成的分子)進(jìn)行的蝕刻加工圖案的側(cè)壁保護(hù)效果。
另外，在本實(shí)施例中，在等離子體50中生成的「含氟原子的離子」也可以是氟原子離子、氟分子離子、碳氟化合物離子或氟代烴離子等。為了在等離子體50中生成這樣的「含氟原子的離子」，只要將氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或它們中的兩種或兩種以上的混合物用作「含氟原子的氣體」即可。例如，只要使用F2、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8(環(huán)狀或直鏈)、C5F8(環(huán)狀或直鏈)、CHF3、CH2F2、CH3F等氣體或由高分子構(gòu)成的環(huán)境對策用CF氣體即可。若使用這些氣體的話，則能夠通過等離子體放電有效地生成對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所必須的氟。
并且，在本實(shí)施例中，在等離子體50中生成的「含氮原子的離子」也可以是氮原子離子、氮分子離子或氫化氮分子離子等。為了在等離子體50中生成這樣的「含氮原子的離子」，只要將氮分子(N2)或氨分子(NH3)中的任意一種或者它們的混合物用作「含氮原子的氣體」即可。若使用這些氣體的話，則由于能夠通過等離子體放電有效地生成「含氮原子的離子」，因此能夠有效地利用蝕刻除去含W和C的物質(zhì)中的碳(C)。
并且，在本實(shí)施例中，只要將C2iH(2i+2)、C2iH(2i+1)、C2iH2i等分子(i自然數(shù))用作作為蝕刻氣體使用的碳化氫分子即可。并且，碳化氫分子既可以是直鏈狀，也可以是環(huán)狀。而且，碳化氫分子并不限定于上述記載的分子。具體地說，只要使用例如CH4、C2H4、C2H6、...、C4H8、...等即可。但是，從實(shí)用上來說，最好使用飽和碳化氫分子C2iH(2i+2)。由于飽和碳化氫分子在內(nèi)部不存在二重結(jié)合，因此很容易通過等離子體放電分解，能夠有效地生成作為分解物的CHr(r＝1～3)。所以，能夠通過CHr在蝕刻中有效地形成圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜。并且，特別是由于CHr(r＝1～3)等較小的分解分子的吸附系數(shù)較小，因此能夠進(jìn)入到具有高縱橫尺寸比(縱/橫比)的微細(xì)結(jié)構(gòu)圖案的內(nèi)部。特別是由于為飽和碳化氫分子中的最小分子的CH4的H/C比最大，因此是在碳化氫分子中的沉積性最小的分子。該特性在將未分解狀態(tài)的分子進(jìn)行比較時(shí)更為顯著。所以，可以說在有效地生成作用在微細(xì)圖案內(nèi)壁的CHr(r＝1～3)原子團(tuán)方面，CH4是最容易使用且最實(shí)用的有效氣體。
并且，在本實(shí)施例中，也可以使用「含氟原子和氮原子的氣體」(NF3、N2F)來代替「含氟原子的氣體」及「含氮原子的氣體」。并且，也可以使用「含氟原子和碳化氫分子的氣體」來代替「含氟原子的氣體」及「含碳化氫分子的氣體」。具體地說，也可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxtaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
并且，在本實(shí)施例中，還可以在生成「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」的等離子體50中生成氧原子、氧分子、氧原子離子或氧分子離子。為了實(shí)現(xiàn)它，只要在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再混入「含氧原子的氣體」即可。若將氧分子、氧化氮分子、氧化硫磺分子或氧化碳分子中的任意一種或它們中的兩種或兩種以上的混合物用作「含氧原子的氣體」的話，則能夠有效地提供氧。由于能夠通過象這樣添加「含氧原子的氣體」，來利用等離子體放電有效地生成氧原子團(tuán)等，因此能夠適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。這是因?yàn)槌松鲜鎏汲シ磻?yīng)之外，還產(chǎn)生了由氧原子團(tuán)及氧離子將碳作為CO2或CO除去的效果之故。該效果即使在「含氧原子的氣體」的流量未滿整個(gè)氣體流量的10％時(shí)也會(huì)產(chǎn)生。并且，在實(shí)際應(yīng)用中，只要在整個(gè)氣體流量的大約50％或50％以下的范圍內(nèi)，將「含氧原子的氣體」的流量設(shè)定為所希望的流量即可。另外，可以將O2、CO2、CO、SO、SO2、SO3、N2O、NO、NO2用作「含氧原子的氣體」。
并且，在本實(shí)施例中，可以在生成「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」的等離子體50中再混入稀有氣體。為了實(shí)現(xiàn)它，只要在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再混入稀有氣體即可。由于在混入稀有氣體后，因稀有氣體的添加效果而使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠很容易地增大工序可適用的條件范圍。具體地說，由于用「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」的合計(jì)流量的數(shù)倍或數(shù)倍以上的流量混入稀有氣體，因此等離子體中的電子溫度取決于稀有氣體的電子溫度，其結(jié)果是穩(wěn)定了等離子體放電?？梢允褂美鏏r作為稀有氣體。并且，通過將He、Ne、Ar、Kr、Xe或Rn選為稀有氣體，既能夠提高等離子體中的電子溫度，還能夠降低等離子體中的電子溫度。即，由于由稀有氣體構(gòu)成的等離子體的電子溫度大大依存于稀有氣體的第1離子化能量，因此當(dāng)想生成高電子溫度的等離子體時(shí)，只要使用具有更小的原子序數(shù)的稀有氣體即可，當(dāng)想生成低電子溫度的等離子體時(shí)，只要使用具有更大的原子序數(shù)的稀有氣體即可。這里，可以將兩種或兩種以上的稀有氣體混在一起使用。
并且，作為在本實(shí)施例中使用的蝕刻裝置，可以使用平行平板型等反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)裝置、兩頻率平行平板型RIE裝置、磁控管增強(qiáng)型RIE(MERIE)裝置、誘導(dǎo)結(jié)合等離子體(ICPinductively coupled plasma)蝕刻裝置、電子回旋加速共鳴(ECR)蝕刻裝置、UHF等離子體蝕刻裝置或磁氣中性線放電(NLDneutral loop discharge)蝕刻裝置等任意一種蝕刻裝置。并且，最佳蝕刻條件因裝置不同而不同，本實(shí)施例的蝕刻條件范圍是，例如，氣體流量為數(shù)10～數(shù)100cc/min(室溫)，壓力為0.1～20Pa，等離子體生成用高頻率功率為100～數(shù)kW，RF偏置電壓為100～1kW。
并且，在本實(shí)施例中，將以鎢及碳為主要成分的WC襯底作為了蝕刻對象，也可以代替它，將表面具有含鎢及碳的物質(zhì)的金屬、絕緣物質(zhì)或半導(dǎo)體物質(zhì)中的任意一種作為蝕刻對象。并且，即使在含鎢及碳的物質(zhì)中還含有氮，也能夠獲得與本實(shí)施例一樣的效果。即，即使將WCN合金或WNC合金作為蝕刻對象，也能夠獲得與本實(shí)施例一樣的效果。
(第2實(shí)施例)以下，參照附圖對本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法加以說明。本實(shí)施例的干蝕刻方法與第1實(shí)施例的不同之處在于通過在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再加上「含氫原子的氣體」(例如，氫分子或氨分子)生成等離子體，來將以鎢及碳為主要成分的物質(zhì)干蝕刻。
圖2(a)及圖2(b)為說明本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法的圖。另外，在圖2(a)及圖2(b)中，由于對與第1實(shí)施例的構(gòu)成要素同一的構(gòu)成要素標(biāo)注同一符號或記號，因此將其說明省略。并且，圖2(a)及圖2(b)示出了將CF4、N2、CH4及H2構(gòu)成的混合氣體用作蝕刻氣體時(shí)的情況。
如圖2(a)所示，本實(shí)施例與圖1所示的第1實(shí)施例的不同之處在于在等離子體50中生成是CFp*(p＝1、2、3)、Nq*(q＝1、2)、CHr*(r＝1、2、3)、F*及Hs*(s＝1、2)的原子團(tuán)9’，和是CFp+(p＝1、2、3)、Nq+(q＝1、2)、CHr+(r＝1、2、3)、F+及Hs+(s＝1、2)的離子10’。即，在第1實(shí)施例中，從碳化氫分子僅生成了氫原子及氫原子離子，但在本實(shí)施例中，除了它們之外，還生成氫分子原子團(tuán)及氫分子離子。
其次，參照圖2(b)，對WC襯底表面的蝕刻反應(yīng)加以更詳細(xì)地說明。
由于本實(shí)施例與第1實(shí)施例時(shí)相比，能夠通過等離子體放電有效地生成氫分子原子團(tuán)及氫分子離子，因此能夠增大含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率。該蝕刻效率的增大是由于Hs+離子15入射到氮原子團(tuán)(Nq*(q＝1、2))在WC表面吸附的地方而產(chǎn)生離子輔助反應(yīng)使生成HCN的概率增大、和Nq+離子16入射到氫原子團(tuán)(Hs*(s＝1、2))在WC表面吸附的地方而產(chǎn)生離子輔助反應(yīng)使生成HCN的概率增大之故。這里，氮離子入射到氫原子團(tuán)在WC表面吸附的地方而產(chǎn)生離子輔助反應(yīng)的反應(yīng)概率高于氫離子入射到氮原子團(tuán)在WC表面吸附的地方而產(chǎn)生離子輔助反應(yīng)的反應(yīng)概率。這是因?yàn)榈馁|(zhì)量比氫大14倍，因此給予蝕刻反應(yīng)表面帶來的離子沖擊大14倍(以相同的加速能量入射時(shí))之故。但是，為了能夠充分地獲得這14倍的效率，必須在蝕刻反應(yīng)表面存在足夠的氫。因而，如本實(shí)施例那樣讓氫生成量增大，能夠讓C蝕刻效率增大。其結(jié)果是使通過「含氟原子的離子」進(jìn)行的W蝕刻和上述C蝕刻的相乘效果增大，能夠?qū)琖和C的物質(zhì)進(jìn)行比第1實(shí)施例更高效且更高速的蝕刻。
如上所述，根據(jù)第2實(shí)施例，由于在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再加上「可增大氫的供給量的氣體」，例如，氫分子或氨分子等來生成等離子體，因此除了獲得與第1實(shí)施例同樣的效果之外，還能夠獲得下述效果。即，由于等離子體放電使氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)的生成量增大，能夠讓含W和C的物質(zhì)中的碳(C)蝕刻效率增大，因此能夠高效率地進(jìn)行該物質(zhì)的垂直形狀蝕刻或正錐形形狀蝕刻。
另外，在第2實(shí)施例中，如圖2(a)及圖2(b)所示，以由含CF4、N2、CH4及H2的混合氣體構(gòu)成的等離子體50的情況為例加以了說明，但也可以使用NH3來代替混合氣體中的H2。那時(shí)，雖然不生成H2原子團(tuán)和H2離子，但是由于高效率地生成氫原子和氫原子離子，因此能夠獲得與本實(shí)施例一樣的效果。并且，由于當(dāng)使用了NH3時(shí)還具有N的供給效果，因此N供給量的增大也使C的蝕刻效率增大了。
(第3實(shí)施例)以下，參照附圖對本發(fā)明的第3實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法加以說明。本實(shí)施例的干蝕刻方法與第1實(shí)施例的不同之處在于通過在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再加上「含氯原子的氣體」、「含溴原子的氣體」或「含碘原子的氣體」中的至少一種氣體生成等離子體，來對以鎢及碳為主要成分的物質(zhì)進(jìn)行干蝕刻。即，在本實(shí)施例中，在等離子體中除了「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」及「碳化氫分子」之外，還生成「含氯原子的離子」、「含溴原子的離子」或「含碘原子的離子」。
圖3(a)及圖3(b)為對本發(fā)明的第3實(shí)施例所涉及的干蝕刻方法加以說明的圖，示出了通過干蝕刻方法對WC襯底進(jìn)行蝕刻時(shí)的情況。具體地說，圖3(a)示出了形成較薄的側(cè)壁保護(hù)膜的情況，圖3(b)示出了形成較厚的側(cè)壁保護(hù)膜的情況。并且，在圖3(a)及圖3(b)中，由于對與第1實(shí)施例的構(gòu)成要素同一的構(gòu)成要素標(biāo)注同一符號或記號，因此將其說明加以省略。以下，除了使用與第1實(shí)施例一樣的蝕刻氣體之外，將Cl2用作含氯原子的氣體、將Br2用作含溴原子的氣體、將I2用作含碘原子的氣體的情況為例，對本實(shí)施例的干蝕刻方法加以說明。
另外，由于蝕刻的基本機(jī)構(gòu)與第1實(shí)施例一樣，因此在下述說明中，主要以與第1實(shí)施例不同之處即Cl+離子、Br+離子及I+離子所產(chǎn)生的效果為重點(diǎn)加以說明。
如圖3(a)及圖3(b)所示，在本實(shí)施例中，在WC襯底11上形成抗蝕圖案12后，將抗蝕圖案12作為掩模，對WC襯底11進(jìn)行蝕刻。具體地說，在與第1實(shí)施例一樣的通過「含氟原子的離子」13a、13b及13c進(jìn)行的鎢蝕刻反應(yīng)之外，通過是從Cl2生成的Clm+(m＝1、2)離子、從Br2生成的Brm+(m＝1、2)離子或從I2生成的Im+(m＝1、2)離子的離子17a、17b及17c來將WC襯底11中的鎢蝕刻。此時(shí)，反應(yīng)生成物是作為WClx、WBrx或WIx(x＝1～6)在氣相中脫離除去的。并且，由是Cln+離子、Brn+離子或In+離子的離子17b所產(chǎn)生的蝕刻反應(yīng)生成物的一部分再次附著在WC襯底11的加工側(cè)面及抗蝕圖案12的側(cè)面，形成側(cè)壁保護(hù)膜14a。那時(shí)的附著概率是WIx＞W(wǎng)Brx＞W(wǎng)Clx＞W(wǎng)Fx。因此，在本實(shí)施例中，作為側(cè)壁保護(hù)膜14a，不是如第1實(shí)施例那樣，在CHr(r＝1、2、3)中混入WFx，而是形成由CHr和WClx、WBrx或WIx的混合物構(gòu)成的側(cè)壁保護(hù)膜。其結(jié)果是通過側(cè)壁保護(hù)膜14a防止了因離子13c及17c那樣的斜射入襯底表面的離子而在WC襯底11的圖案側(cè)壁產(chǎn)生的蝕刻反應(yīng)。因此，當(dāng)側(cè)壁保護(hù)膜14a較薄時(shí)，如圖3(a)所示，能夠在WC襯底11的表面及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)垂直蝕刻形狀，當(dāng)側(cè)壁保護(hù)膜14a較厚時(shí)，如圖3(b)所示，能夠在WC襯底11的表面及內(nèi)部實(shí)現(xiàn)正錐形形狀的蝕刻形狀。
如上所述，當(dāng)添加使用生成Clm+離子、Brm+離子或Im+離子的氣體時(shí)，由于這些氣體的存在，形成側(cè)壁保護(hù)膜的效果比蝕刻鎢的效果更加顯著。
另外，在本實(shí)施例中，只要使含氯的氣體、含溴的氣體或含碘的氣體對于總氣體流量的混合比大約在50％或50％以下的范圍內(nèi)即可。并且，當(dāng)使用含溴的氣體或含碘的氣體時(shí)，即使對于總氣體流量的混合比未滿5％，也能夠充分地獲得側(cè)壁保護(hù)膜形成效果。并且，如第1實(shí)施例所述，由于能夠通過使用生成「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」的等離子體進(jìn)行蝕刻，來實(shí)現(xiàn)垂直蝕刻形狀，因此當(dāng)想在添加生成Clm+離子、Brm+離子或Im+離子的氣體的同時(shí)，獲得垂直蝕刻形狀時(shí)，可以使含氯的氣體、含溴的氣體或含碘的氣體對于總氣體流量的混合比未滿數(shù)％。
在本實(shí)施例中，添加生成Clm+離子、Brm+離子或Im+離子的氣體的第1效果特別是在對含W和C的物質(zhì)進(jìn)行高縱橫尺寸比蝕刻，即進(jìn)行深蝕刻時(shí)出現(xiàn)的。具體地說，由于CHr*原子團(tuán)是一邊從加工圖案(凹部)的上部向內(nèi)部擴(kuò)散，一邊提供的，因此加工圖案底部的側(cè)壁保護(hù)膜的厚度薄于加工圖案上部的側(cè)壁保護(hù)膜的厚度。另一方面，由于在通過Clm+離子、Brm+離子或Im+離子進(jìn)行的蝕刻反應(yīng)中生成的WClx、WBrx或WIx是從蝕刻反應(yīng)面即加工圖案底部放出，再次附著在加工圖案側(cè)壁的，因此與加工圖案側(cè)壁的上部相比，更容易附著在加工圖案側(cè)壁的下部。象這樣，通過生成「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」的等離子體還生成Clm+離子、Brm+離子或Im+離子，能夠?qū)崿F(xiàn)高縱橫尺寸比的垂直蝕刻形狀加工。
并且，在本實(shí)施例中，添加生成Clm+離子、Brm+離子或Im+離子的氣體的第2效果是能夠很容易地實(shí)現(xiàn)正錐形形狀加工，如圖3(b)所示。具體地說，能夠通過對等離子體生成用的總氣體流量混合5％或5％以上的「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」，來由上述側(cè)壁保護(hù)膜形成機(jī)構(gòu)很容易地形成較厚的側(cè)壁保護(hù)膜14a。其結(jié)果是能夠通過在數(shù)％到30％的范圍內(nèi)調(diào)整「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」的混合比例，來讓可利用蝕刻加工獲得的錐形形狀自由地變化。另外，該混合比例與錐形形狀不是完全一對一地對應(yīng)，而是受到所混合的氣體種類或等離子體生成條件等的影響。因此，即使在該混合比例不是在30％內(nèi)而是上升到50％左右時(shí)，有時(shí)也能夠保證錐形形狀的加工控制性。
另外，由于通過是反應(yīng)生成物的鹵化鎢形成側(cè)壁保護(hù)膜的能力大小是WIx＞＞W(wǎng)Brx＞＞W(wǎng)Clx＞W(wǎng)Fx，因此當(dāng)添加「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」時(shí)，必須要使各氣體的混合比例最佳化。并且，可以將「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」混在一起使用。
如上所述，根據(jù)第3實(shí)施例，通過使用在生成「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」之外，還生成「含氯原子的離子」、「含溴原子的離子」或「含碘原子的離子」的等離子體，對含W和C的物質(zhì)進(jìn)行蝕刻，除了能夠獲得與第1實(shí)施例一樣的效果之外，還能夠獲得下述效果。即，由于能夠讓加工部的側(cè)壁保護(hù)效果增大，因此即使在高縱橫尺寸比的加工蝕刻中，也能夠不光是實(shí)現(xiàn)垂直形狀，而且能夠很容易地實(shí)現(xiàn)任意的正錐形形狀。
另外，在本實(shí)施例中，只要將例如Cl2、HCl或ClF3等用作含氯原子的氣體即可。并且，只要將例如Br2或HBr等用作含溴原子的氣體即可。并且，只要將I2或HI等用作含碘原子的氣體即可?；蛘撸梢詫⒗鏘Cl、ClF2Br、ClF2I或BrCl等用作含氯原子、和溴原子或碘原子中的至少一種原子的氣體。而且，可以使用CFxCl4-x、CFxBr4-x或CFxI4-x(x＝1～3)等由碳、氟及鹵構(gòu)成的分子氣體。此時(shí)，還能夠同時(shí)期待與第2實(shí)施例一樣的通過F進(jìn)行蝕刻的蝕刻率增大效果。即，雖然W通過與鹵(F、Cl、Br、I)進(jìn)行反應(yīng)，作為WF6、WCl6、WBr6、WI6等反應(yīng)生成物揮發(fā)掉，來進(jìn)行蝕刻反應(yīng)，但由于WF6的揮發(fā)性較高(蒸氣壓較低)，而WCl6、WBr6、WI6等鹵鎢揮發(fā)性較低，因此在為F時(shí)最容易產(chǎn)生蝕刻反應(yīng)。所以，為了增大W蝕刻的蝕刻率，F(xiàn)是最合適的。
并且，在本實(shí)施例中，也可以使用含氯原子及氮原子的氣體(例如，NCl3)、含溴原子或碘原子及氮原子的氣體(例如，NBr3、NI3)或者含氯原子和氧原子的氣體(而且，也可以含溴原子、碘原子或氮原子例如，COCl2、ClFO3、NOCl、NO2Cl、SOCl2、SO2Cl2、SO3HCl)。
(第4實(shí)施例)以下，參照附圖對本發(fā)明的第4實(shí)施例所涉及的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法及使用了該方法的模具制造方法加以說明。另外，本實(shí)施例為應(yīng)用了在第1～第3實(shí)施例中所說明的干蝕刻方法的例子。
圖4(a)～圖4(f)為示出了本發(fā)明的第4實(shí)施例所涉及的模具制造方法的各工序的剖面圖。
首先，如圖4(a)所示，在準(zhǔn)備好WC合金襯底21后，如圖4(b)所示，在WC合金襯底21上形成抗蝕圖案22。這里，抗蝕圖案22通常是通過光刻技術(shù)形成的。
其次，利用將側(cè)壁保護(hù)膜形成得較薄的蝕刻條件(第3實(shí)施例(特別是參照圖3(a))，將抗蝕圖案22作為掩模，通過從混合氣體生成的等離子體對WC合金襯底21進(jìn)行干蝕刻，來將圖案形成在WC合金襯底21上，該混合氣體至少由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成，如圖4(c)所示。一般，不管使用任何干蝕刻裝置進(jìn)行干蝕刻時(shí)，由于從等離子體中入射到WC合金襯底21的離子23具有朝向各個(gè)方向的能量，因此除了存在垂直入射到襯底表面的成分A之外，還存在以一定角度入射到襯底表面的成分即斜入射成分B及成分C。但由于用從混合氣體生成的等離子體進(jìn)行干蝕刻，來使蝕刻反應(yīng)生成物WFx(x＝1～6)等在加工側(cè)面形成側(cè)壁保護(hù)膜24a，因此能夠防止離子23的斜入射成分B及成分C對側(cè)壁進(jìn)行蝕刻的現(xiàn)象，該混合氣體至少由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。所以，在襯底表面形成了具有垂直剖面形狀的蝕刻剖面形狀的微細(xì)結(jié)構(gòu)，如圖4(c)所示。
其次，通過灰化及洗凈將抗蝕圖案22及側(cè)壁保護(hù)膜24a除去。這樣一來，就形成了由WC合金襯底21構(gòu)成的WC合金模具，該WC合金襯底21具備擁有垂直側(cè)壁的微小凹凸結(jié)構(gòu)，如圖4(d)所示。
另一方面，也可以代替圖4(c)及圖4(d)所示的工序，利用將側(cè)壁保護(hù)膜形成得較厚的蝕刻條件(第3實(shí)施例(特別是參照圖3(b))，將抗蝕圖案22作為掩模，通過從混合氣體生成的等離子體對WC合金襯底21進(jìn)行干蝕刻，來將圖案形成在WC合金襯底21上，該混合氣體至少由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。此時(shí)，在WC合金襯底21上形成具有正錐形形狀的蝕刻剖面形狀的微細(xì)結(jié)構(gòu)。這是由于為了防止離子對側(cè)壁的蝕刻而沉積了所需的厚度或所需的厚度以上的側(cè)壁保護(hù)膜24b，因此加工部的開口區(qū)域隨著蝕刻的進(jìn)行而變窄之故。
其次，通過灰化及洗凈將抗蝕圖案22及側(cè)壁保護(hù)膜24b除去。這樣一來，就形成了由WC合金襯底21構(gòu)成的WC合金模具，該WC合金襯底21具備擁有正錐形形狀側(cè)壁的微小凹凸結(jié)構(gòu)，如圖4(f)所示。
如上所述，本實(shí)施例所涉及的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法及模具制造方法，包括在含鎢和碳的物體上形成抗蝕圖案的工序；和將上述抗蝕圖案作為掩模，通過從至少由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成的混合氣體生成的等離子體，來對上述物體進(jìn)行蝕刻的工序。即，由于本實(shí)施例是使用本發(fā)明的干蝕刻方法(第1～第3實(shí)施例)的例子，因此能夠?qū)⒑u和碳的物體表面及內(nèi)部加工成無弧形彎曲形狀的高精度垂直形狀或高精度正錐形形狀。所以，能夠確實(shí)地制造由含W和C的物質(zhì)構(gòu)成且具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
另外，在本實(shí)施例中，將抗蝕圖案用作了蝕刻掩模，不用說也可以代替它，使用由絕緣膜構(gòu)成的金屬掩模(hard mask)等。
并且，在本實(shí)施例中，在等離子體中生成的「含氟原子的離子」也可以是氟原子離子、氟分子離子、碳氟化合物離子或氟代烴離子等。為了在等離子體中生成這樣的「含氟原子的離子」，只要將氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或它們中的兩種或兩種以上的混合物用作「含氟原子的氣體」即可。例如，只要使用F2、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8(環(huán)狀或直鏈)、C5F8(環(huán)狀或直鏈)、CHF3、CH2F2、CH3F等氣體或由高分子構(gòu)成的環(huán)境對策用CF氣體即可。若使用這些氣體的話，能夠通過等離子體放電有效地生成對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所必須的氟。因此，能夠用更低的成本對含W和C的物質(zhì)進(jìn)行高精度垂直形狀加工或高精度正錐形形狀加工。其結(jié)果是能夠用更低的成本制造具備了擁有高精度垂直形狀或高精度正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，在等離子體中生成的「含氮原子的離子」也可以是氮原子離子、氮分子離子或氫化氮分子離子等。為了在等離子體中生成這樣的「含氮原子的離子」，只要將氮分子(N2)或氨分子(NH3)中的任意一種或者它們的混合物用作「含氮原子的氣體」即可。若使用這些氣體的話，則由于能夠通過等離子體放電有效地生成「含氮原子的離子」，因此能夠有效地利用蝕刻除去含W和C的物質(zhì)中的碳(C)。所以，能夠高速地制造具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，只要將C2iH(2i+2)、C2iH(2i+1)、C2iH2i等分子(i自然數(shù))用作作為蝕刻氣體使用的碳化氫分子即可。并且，碳化氫分子既可以是直鏈狀，也可以是環(huán)狀。而且，碳化氫分子并不限定于上述記載的分子。具體地說，只要使用例如CH4、C2H4、C2H6、...、C4H8、...等即可。但從實(shí)用上來說，最好使用飽和碳化氫分子C2iH(2i+2)。由于飽和碳化氫分子在內(nèi)部不存在二重結(jié)合，因此很容易通過等離子體放電分解，能夠有效地生成作為分解物的CHr(r＝1～3)。所以，能夠通過CHr在蝕刻中有效地形成圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜，因此能夠確實(shí)地制造具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。并且，由于CHr(r＝1～3)等較小的分解分子的吸附系數(shù)較小，因此能夠進(jìn)入到具有高縱橫尺寸比(縱/橫比)的微細(xì)結(jié)構(gòu)的圖案內(nèi)部。特別是由于為飽和碳化氫分子中的最小的分子的CH4的H/C比最大，因此CH4是在碳化氫分子中沉積性最小的分子。該特性在將未分解狀態(tài)的分子進(jìn)行比較時(shí)更為顯著。所以，可以說在有效地生成作用在微細(xì)圖案內(nèi)壁的CHr(r＝1～3)原子團(tuán)方面，CH4是最容易使用且最實(shí)用的有效氣體。
并且，在本實(shí)施例中，也可以使用「含氟原子和氮原子的氣體」(NF3、N2F)來代替「含氟原子的氣體」及「含氮原子的氣體」。并且，也可以使用「含氟原子和碳化氫分子的氣體」來代替「含氟原子的氣體」及「含碳化氫分子的氣體」。具體地說，也可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxtaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
并且，在本實(shí)施例中，也可以在生成「含氟原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」的等離子體中再生成氧原子、氧分子、氧原子離子或氧分子離子。為了實(shí)現(xiàn)它，只要在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再混入「含氧原子的氣體」即可。若將氧分子、氧化氮分子、氧化硫磺分子或氧化碳分子中的任意一種或它們中的兩種或兩種以上的混合物用作「含氧原子的氣體」的話，則能夠有效地提供氧。由于通過象這樣添加「含氧原子的氣體」，能夠由等離子體放電有效地生成氧原子團(tuán)等，因此能夠分別適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。所以，能夠更高速地制造具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。這是因?yàn)槌松鲜鎏汲シ磻?yīng)之外，還產(chǎn)生了由氧原子團(tuán)及氧離子將碳作為CO2或CO除去的效果之故。該效果即使在「含氧原子的氣體」的流量未滿整個(gè)氣體流量的10％時(shí)也會(huì)產(chǎn)生。并且，在實(shí)際應(yīng)用中，只要在整個(gè)氣體流量的大約50％或50％以下的范圍內(nèi)，將「含氧原子的氣體」的流量設(shè)定為所希望的流量即可。另外，也可以將O2、CO2、CO、SO、SO2、SO3、N2O、NO、NO2用作「含氧原子的氣體」。
并且，在本實(shí)施例中，也可以在生成「含氫原子的離子」、「含氮原子的離子」和「碳化氫分子」的等離子體中再混入稀有氣體。為了實(shí)現(xiàn)它，只要在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再混入稀有氣體即可。這樣一來，由于能夠因稀有氣體的添加效果而使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠很容易地增大處理窗口，同時(shí)，能夠穩(wěn)定地制造具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，最好在混合氣體中再加上「含氫原子的氣體」(例如，氫分子或氨分子)來生成等離子體，該混合氣體由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成。這樣一來，由于能夠通過從等離子體生成的氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)來讓含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率增大，因此能夠更高速地制造具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，最好在混合氣體中再加上「含氯原子的氣體」、「含溴原子的氣體」或「含碘原子的氣體」中的至少一種氣體來生成等離子體，該混合氣體由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成。這樣一來，由于能夠增大氯、溴或碘的效果即加工部的側(cè)壁保護(hù)效果，因此能夠很容易地制造具備了擁有正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的模具。只要將例如Cl2、HCl或ClF3等用作含氯原子的氣體即可。并且，只要將例如Br2或HBr等用作含溴原子的氣體即可。并且，只要將I2或HI等用作含碘原子的氣體即可?；蛘?，也可以將例如ICl、ClF2Br、ClF2I、或BrCl等用作含氯原子、和溴原子或碘原子中的至少一種原子的氣體。而且，也可以使用CFxCl4-x、CFxBr4-x或CFxI4-x(x＝1～3)等由碳、氟及鹵構(gòu)成的分子氣體。并且，也可以使用含氯原子及氮原子的氣體(例如，NCl3)、含溴原子或碘原子及氮原子的氣體(例如，NBr3、NI3)、或者含氯原子和氧原子的氣體(而且，也可以含溴原子、碘原子或氮原子例如，COCl2、ClFO3、NOCl、NO2Cl、SOCl2、SO2Cl2、SO3HCl)。
并且，在本實(shí)施例中，當(dāng)使用「含氯原子的氣體」、「含溴原子的氣體」或「含碘原子的氣體」時(shí)，只要這些氣體相對于總氣體流量的混合比在大約50％或50％以下的范圍內(nèi)即可。具體地說，能夠通過對等離子體生成用的總氣體流量混合5％或5％以上的「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」，來很容易地由側(cè)壁保護(hù)膜形成機(jī)構(gòu)形成較厚的側(cè)壁保護(hù)膜。其結(jié)果是能夠通過在數(shù)％到50％的范圍內(nèi)調(diào)整「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」的混合比例，來讓可利用蝕刻加工獲得的錐形形狀自由地變化。
并且，本實(shí)施例所涉及的模具制造中的微小凹凸的加工尺寸范圍在很大程度上依存于形成抗蝕圖案的光刻技術(shù)，現(xiàn)在能夠加工的最小尺寸為50nm左右。
并且，作為在本實(shí)施例中使用的蝕刻裝置，可以使用平行平板型等反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)裝置、兩頻率平行平板型RIE裝置、磁控管增強(qiáng)型RIE(MERIE)裝置、誘導(dǎo)結(jié)合等離子體(ICP)蝕刻裝置、電子回旋加速共鳴(ECR)蝕刻裝置、UHF等離子體蝕刻裝置或磁氣中性線放電(NLD)蝕刻裝置等的任意一種蝕刻裝置。
并且，在本實(shí)施例中，將以鎢及碳為主要成分的WC襯底作為了蝕刻對象，也可以代替它，將表面具有含鎢及碳的物質(zhì)的金屬、絕緣物質(zhì)或半導(dǎo)體物質(zhì)中的任意一種作為蝕刻對象。并且，即使在含鎢及碳的物質(zhì)中還含有氮，也能夠獲得與本實(shí)施例一樣的效果。即，即使以WCN合金或WNC合金作為蝕刻對象，也能夠獲得與本實(shí)施例一樣的效果。
(第5實(shí)施例)以下，參照附圖對本發(fā)明的第5實(shí)施例所涉及的模具加以說明。另外，本實(shí)施例所涉及的模具是通過在第4實(shí)施例中所述的模具制造方法獲得的。
圖5(a)為本實(shí)施例所涉及的整個(gè)模具的剖面圖。如圖5(a)所示，在底層襯底31上形成有例如WC合金等的含鎢和碳的物體32。通過第1～第3實(shí)施例的干蝕刻方法，在物體32的表面形成有擁有垂直形狀(具有垂直與襯底表面的壁的形狀)或正錐形形狀的微小凹凸。并且，圖5(b)～圖5(d)及圖5(e)～圖5(g)分別示出了將圖5(a)所示的模具表面(用虛線圍繞的區(qū)域)的微小凹凸放大的情況。
由于本實(shí)施例所涉及的模具是通過從至少由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成的混合氣體生成的等離子體，來對含鎢和碳的物質(zhì)進(jìn)行干蝕刻形成的模具，因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有圖5(b)～圖5(d)那樣的擁有無弧狀彎曲形狀的垂直剖面形狀的微小凹凸的模具、以及具有圖5(e)～圖5(g)那樣的擁有正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，本實(shí)施例所涉及的模具的特征在于在含鎢和碳的物質(zhì)(物體32)中，離成形加工面越近的區(qū)域，碳含有量及碳化氫含有量越高。
這里，作為模具的底層襯底31，既可以是由金屬或?qū)щ娦晕镔|(zhì)構(gòu)成的襯底31a(圖5(b)或圖5(e))、由絕緣物質(zhì)構(gòu)成的襯底31b(圖5(c)或圖5(f))、或者由半導(dǎo)體物質(zhì)構(gòu)成的襯底31c(圖5(d)或圖5(g))中的任意一種，也可以根據(jù)用途進(jìn)行選擇。例如，在邊向模具表面流入電流，邊進(jìn)行使用時(shí)，只要將襯底31a用作底層襯底31即可。并且，當(dāng)在電絕緣狀態(tài)下使用模具時(shí)，只要將襯底31b用作底層襯底31即可。
另外，在本實(shí)施例中，只要將氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或它們中的兩種或兩種以上的混合物用作在模具制造中所用的「含氟原子的氣體」即可。例如，只要使用F2、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8(環(huán)狀或直鏈)、C5F8(環(huán)狀或直鏈)、CHF3、CH2F2、CH3F等氣體或由高分子構(gòu)成的環(huán)境對策用CF氣體即可。若使用這些氣體的話，能夠通過等離子體放電有效地生成對含W和C的物質(zhì)中的鎢(W)蝕刻所必須的氟。因此，能夠用更低的成本對含W和C的物質(zhì)進(jìn)行高精度垂直形狀加工或高精度正錐形形狀加工。其結(jié)果是能夠用更低的成本提供具備了擁有高精度垂直形狀或高精度正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，只要將氮分子(N2)或氨分子(NH3)的任意一種或者它們的混合物用作在模具制造中所用的「含氮原子的氣體」即可。若使用這些氣體的話，由于能夠通過等離子體放電有效地生成「含氮原子的離子」，因此能夠有效地利用蝕刻除去含W和C的物質(zhì)中的碳(C)。所以，能夠高速地提供具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，只要將C2iH(2i+2)、C2iH(2i+1)、C2iH2i等分子(i自然數(shù))用作在模具制造中使用的碳化氫分子即可。并且，碳化氫分子既可以是直鏈狀，也可以是環(huán)狀。而且，碳化氫分子并不限定于上述記載的分子。具體地說，只要使用例如CH4、C2H4、C2H6、...、C4H8、...等即可。但實(shí)用上來說，最好使用飽和碳化氫分子C2iH(2i+2)。由于飽和碳化氫分子在內(nèi)部不存在二重結(jié)合，因此很容易通過等離子體放電分解，能夠有效地生成作為分解物的CHr(r＝1～3)。所以，能夠通過CHr在蝕刻中有效地形成圖案側(cè)壁部的保護(hù)膜，因此能夠確實(shí)地制造具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。并且，由于CHr(r＝1～3)等較小的分解分子的吸附系數(shù)較小，因此能夠進(jìn)入到具有高縱橫尺寸比(縱/橫比)的微細(xì)結(jié)構(gòu)的圖案內(nèi)部。特別是由于為飽和碳化氫分子中的最小的分子的CH4的H/C比最大，因此CH4是在碳化氫分子中沉積性最小的分子。該特性在將未分解狀態(tài)的分子進(jìn)行比較時(shí)更為顯著。所以，可以說在有效地生成作用在微細(xì)圖案內(nèi)壁的CHr(r＝1～3)原子團(tuán)方面，CH4是最容易使用且最實(shí)用的有效氣體。
并且，在本實(shí)施例中，也可以使用「含氟原子和氮原子的氣體」(NF3、N2F)來代替「含氟原子的氣體」及「含氮原子的氣體」。并且，也可以使用「含氟原子和碳化氫分子的氣體」來代替「含氟原子的氣體」及「含碳化氫分子的氣體」。具體地說，也可以使用例如HFE-227me(CF3OCHFCF3)、四氟氧雜環(huán)丁烷(TetrafluorooxtaneCF2CF2OCH2)、六氟異丙醇(Hexafluoroisopropanol(CF3)2CHOH)、HFE-245mf(CF2CH2OCHF2)、HFE-347mcf(CHF2OCH2CF2CF3)、HFE-245mc(CHF3OCF2CF3)、HFE-347mf-c(CF3CH2OCF2CF2H)、HFE-236me(CHF2OCH2CHFCF3)等氣體。另外，這些氣體是溫暖化系數(shù)較小的地球溫暖化對策氣體，是對環(huán)境危害較小的氣體。
并且，在本實(shí)施例中，也可以在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再混入「含氧原子的氣體」。若將氧分子、氧化氮分子、氧化硫磺分子或氧化碳分子中的任意一種或它們中的兩種或兩種以上的混合物用作「含氧原子的氣體」的話，則能夠有效地提供氧。由于通過象這樣添加「含氧原子的氣體」，能夠由等離子體放電有效地生成氧原子團(tuán)等，因此能夠適當(dāng)?shù)爻ズ琖和C的物質(zhì)中的碳(C)及過剩形成的側(cè)壁保護(hù)膜等的沉積物，同時(shí)，能夠提高該物質(zhì)的蝕刻率。所以，能夠更高速地提供具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。這是因?yàn)槌松鲜鎏汲シ磻?yīng)之外，還產(chǎn)生了由氧原子團(tuán)及氧離子將碳作為CO2或CO除去的效果之故。該效果即使在「含氧原子的氣體」的流量未滿整個(gè)氣體流量的10％時(shí)也會(huì)產(chǎn)生。并且，在實(shí)際應(yīng)用中，只要在整個(gè)氣體流量的大約50％或50％以下的范圍內(nèi)，將「含氧原子的氣體」的流量設(shè)定為所希望的流量即可。另外，也可以將O2、CO2、CO、SO、SO2、SO3、N2O、NO、NO2用作「含氧原子的氣體」。
并且，在本實(shí)施例中，也可以在由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成的混合氣體中再混入稀有氣體。這樣一來，由于能夠通過稀有氣體的添加效果使等離子體放電更加穩(wěn)定，因此能夠很容易地增大處理窗口，同時(shí)，能夠穩(wěn)定地提供具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，最好在混合氣體中再加上「含氫原子的氣體」(例如，氫分子或氨分子)來生成等離子體，該混合氣體由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成。這樣一來，由于能夠通過從等離子體生成的氫(具體地說，氫原子、氫分子、氫原子離子及氫分子離子)來讓含W和C的物質(zhì)中的碳(C)的蝕刻效率增大，因此能夠更高速地提供具備了擁有垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。
并且，在本實(shí)施例中，最好在混合氣體中再加上「含氯原子的氣體」、「含溴原子的氣體」或「含碘原子的氣體」中的至少一種氣體來生成等離子體，該混合氣體由「含氟原子的氣體」、「含氮原子的氣體」和「含碳化氫分子的氣體」構(gòu)成。這樣一來，由于能夠增大氯、溴或碘的效果即加工部的側(cè)壁保護(hù)效果，因此能夠很容易地制造具備了擁有正錐形形狀的側(cè)壁的微小凹凸的模具。只要將例如Cl2、HCl或ClF3等用作含氯原子的氣體即可。并且，只要將例如Br2或HBr等用作含溴原子的氣體即可。并且，只要將I2或HI等用作含碘原子的氣體即可?；蛘撸部梢詫⒗鏘Cl、ClF2Br、ClF2I、或BrCl等用作含氯原子、和溴原子或碘原子中的至少一種原子的氣體。而且，可以使用CFxCl4-x、CFxBr4-x或CFxI4-x(x＝1～3)等由碳、氟及鹵構(gòu)成的分子氣體。并且，可以使用含氯原子及氮原子的氣體(例如，NCl3)、含溴原子或碘原子及氮原子的氣體(例如，NBr3、NI3)、或者含氯原子和氧原子的氣體(而且，也可以含溴原子、碘原子或氮原子例如，COCl2、ClFO3、NOCl、NO2Cl、SOCl2、SO2Cl2、SO3HCl)。
并且，在本實(shí)施例中，當(dāng)使用「含氯原子的氣體」、「含溴原子的氣體」或「含碘原子的氣體」時(shí)，只要這些氣體相對于總氣體流量的混合比在大約50％或50％以下的范圍內(nèi)即可。具體地說，能夠通過對等離子體生成用的總氣體流量混合5％或5％以上的「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」，來很容易地由側(cè)壁保護(hù)膜形成機(jī)構(gòu)形成較厚的側(cè)壁保護(hù)膜。其結(jié)果是能夠通過在數(shù)％到50％的范圍內(nèi)調(diào)整「含氯的氣體」、「含溴的氣體」或「含碘的氣體」的混合比例，來讓可利用蝕刻加工獲得的錐形形狀自由地變化。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，能夠成本更低且更容易、更穩(wěn)定地提供一種具有被高精度加工的微小凹凸的模具。并且，作為微小凹凸的剖面形狀，能夠?qū)⒕哂袕拇怪庇谝r底表面到正錐形(在凸部的剖面形狀中上面的邊比底邊短的狀態(tài))的側(cè)壁的微小凹凸自由地形成在WC合金等上。
另外，本實(shí)施例所涉及的模具中的微小凹凸的加工尺寸范圍在很大程度上取決于形成抗蝕圖案的光刻技術(shù)，現(xiàn)在能夠加工的最小尺寸為50nm左右。并且，能夠?qū)⒈緦?shí)施例所涉及的模具從加工尺寸較大的光電路部品的制造一直靈活利用到追求最小尺寸的毫微壓印這樣的廣泛領(lǐng)域中。并且，由于本實(shí)施例的模具具有無弧形彎曲形狀的垂直或正錐形加工剖面，因此沒有形成凹凸側(cè)的物質(zhì)堆在該模具凹部的現(xiàn)象，能夠在按壓形成后很容易地取掉模具。而且，為了確實(shí)地防止在本實(shí)施例的模具中發(fā)生形成凹凸側(cè)物質(zhì)堆在該模具凹部的現(xiàn)象，提高使用壽命，只要在本實(shí)施例的模具微小凹凸表面利用特氟隆涂敷或硅耦合(silicon coupling)材料等進(jìn)行處理即可。并且，該表面處理材料只要依模具的作用不同，根據(jù)形成凹凸側(cè)的物質(zhì)來進(jìn)行任意選擇即可。
并且，在本實(shí)施例中，將含鎢及碳的物質(zhì)用作了模具的表面材料，即使在該物質(zhì)中還含有氮，也能夠獲得與本實(shí)施例同樣的效果。即，即使使用WCN合金或WNC合金，也能夠獲得與本實(shí)施例同樣的效果。
(產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用性)如上所述，本發(fā)明的干蝕刻方法作為對WC合金那樣的含鎢和碳的物質(zhì)進(jìn)行高精度微細(xì)加工的方法有用。并且，本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法作為在WC合金那樣的含鎢和碳的物質(zhì)上高精度地形成微細(xì)圖案的方法非常有用。即，作為大幅度地提高對超硬材料的WC合金等進(jìn)行加工的精度化和簡單化的技術(shù)，本發(fā)明的干蝕刻方法及微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法能夠?qū)C合金等利用在MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)領(lǐng)域開辟一條大道。
并且，本發(fā)明的模具制造方法對于將WC合金那樣的含鎢和碳的物質(zhì)用作模具主要材料，來制造具備了高精度的微小凹凸的模具時(shí)必不可少。并且，由于本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)是在超硬合金的WC合金等上形成了超高精度的微小凹凸的結(jié)構(gòu)，因此不僅能夠作為光電路部品的制造用模具或毫微壓印模具使用，還能夠作為各領(lǐng)域中的耐久性較高的高精度微小凹凸模具使用。
權(quán)利要求
1.一種干蝕刻方法，其特征在于使用從混合氣體生成的等離子體對含鎢和碳的物體進(jìn)行蝕刻，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于使用含氟原子和氮原子的氣體來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干蝕刻方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。
10.一種微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于包括在含鎢和碳的物體上形成掩模圖案的工序；以及利用上述掩模圖案，通過從由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成的混合氣體所生成的等離子體來對上述物體進(jìn)行干蝕刻的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于使用含氟原子和氮原子的氣體來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。
19.一種模具制造方法，其特征在于使用從混合氣體生成的等離子體將含鎢和碳的物體加工成模具，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于使用含氟原子和氮原子的氣體來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具制造方法，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。
28.一種模具，其特征在于使用從混合氣體生成的等離子體對含鎢和碳的物體進(jìn)行成形加工，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于使用含氟原子和氮原子的氣體來代替上述含氟原子的氣體、及上述含氮原子的氣體。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于上述含氟原子的氣體，由氟分子、碳氟化合物或氟代烴中的任意一種或者它們中的兩種或兩種以上的混合物構(gòu)成。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于上述含氮原子的氣體，是氮分子或氨分子中的任意一種、或者是它們的混合物。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于上述碳化氫分子是飽和碳化氫分子。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于在上述混合氣體中還混合有氫分子或氨分子。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氧原子的氣體。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于在上述混合氣體中還混合有稀有氣體。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于在上述混合氣體中還混合有含氯原子的氣體、含溴原子的氣體或者含碘原子的氣體中的至少一種氣體。
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的模具，其特征在于上述物體中的越靠近成形加工面的區(qū)域，氮含有量越高。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干蝕刻方法、微細(xì)結(jié)構(gòu)形成方法、模具及其制造方法。目的在于以實(shí)現(xiàn)在利用干蝕刻對含鎢和碳的物質(zhì)形成微小凹凸時(shí)的垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀。并且，提供一種在含鎢和碳的物質(zhì)表面具備了垂直剖面形狀或正錐形剖面形狀的微小凹凸的模具。利用從混合氣體生成的等離子體，對含鎢和碳的物體進(jìn)行蝕刻，該混合氣體由含氟原子的氣體、含氮原子的氣體和含碳化氫分子的氣體構(gòu)成。
文檔編號C23F1/12GK101021011SQ20061010005
公開日2007年8月22日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者中川秀夫, 笹子勝, 村上友康 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社