特許 6291285 表面平坦化方法及び表面平坦化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6291285

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】表面平坦化方法及び表面平坦化システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/302 20060101AFI20180305BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20180305BHJP

   C03C 15/00 20060101ALI20180305BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 201A

   B82Y40/00

   C03C15/00 Z

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-35928(P2014-35928)

(22)【出願日】2014年2月26日

(65)【公開番号】特開2015-162518(P2015-162518A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年12月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】511026223

【氏名又は名称】特定非営利活動法人ナノフォトニクス工学推進機構

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】大津 元一

(72)【発明者】

【氏名】八井 崇

【審査官】 佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０２２４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０４３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８２２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｂ８２Ｙ ４０／００

Ｃ０３Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に存在する凹凸を選択的に除去する表面平坦化方法であって、
チャンバ内に前記基板を載置する載置工程と、
前記チャンバ内に、活性種となった場合に前記凹凸を形成する素材に基づき前記凹凸と選択的に反応する反応性ガスを導入する導入工程と、
前記凹凸に近接場光を発生しうる波長の光を、偏光素子を介して前記基板に照射する照射工程と、
前記光の照射により前記凹凸を構成する凹部の角部及び凸部の角部に発生した近接場光に基づく非共鳴過程を経て、前記反応性ガスを解離させて前記活性種を生成させる活性種生成工程と、
生成された前記活性種により、前記凹部の角部及び前記凸部の角部を選択的に除去する除去工程とを有し、
前記照射工程では、前記光の電場成分の振動方向が、前記凹凸のパターンの方向に対して垂直となるように、前記光を偏光させることを特徴とする表面平坦化方法。

【請求項2】

前記反応性ガスが酸素よりなる請求項１記載の表面平坦化方法。

【請求項3】

前記反応性ガスがハロゲン系ガスよりなる請求項１の表面平坦化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、フォトリソグラフィやドライエッチングを行う際に、シリコンウェハ等の基板表面に残存する、フォトレジスト等よりなる不要なナノ構造を選択的に除去するための近接場光を用いた表面平坦化方法及び表面平坦化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体デバイスの微細化、高集積化に伴って、高度に微細化、多層化された薄膜構造を製造する技術が要求されている。このように、微細化、多層化された薄膜構造を製造する方法として、フォトリソグラフィやドライエッチングが用いられている（特許文献１参照）。

【0003】

フォトリソグラフィやドライエッチング等を用いて電子デバイスの配線形成や微細構造の加工を行う場合、一般的に、基板上にはフォトレジストや金属薄膜等、複数の異種材料からなる薄層が形成される。こうした基板およびその表面に薄層が形成された構造体を、以下基板積層体と称する。このような基板積層体の加工が進むに従い、異種材料からなる薄層は必要に応じて基板上から除去され、基板上には必要なパターンのみが残される。

【0004】

しかし、加工を行う基板上に微細な塵等が付着して、この塵により不必要な層の除去が十分に行われない場合等に、本来除去されるはずであった薄層が、数ｎｍのサイズ（ナノオーダ）の凹凸として基板表面上に僅かに残存してしまうことがある。こうして基板上に残存したナノオーダの凹凸を除去するために、更にドライエッチングを行うと、残すべきパターン等の構造部分までもエッチングしてしまう恐れがあった。

【0005】

このため、従来において提案されている物理的な研磨による表面平坦化方法以外の方法によって平坦化を施すことを可能とする提案が望まれていた。そこで、塩素系ガス雰囲気内に基板を配置し、その塩素系ガスのガス分子の吸収端波長よりも長波長からなる光を基板表面に照射することによって、当該基板表面の凹凸に近接場光を発生させ、発生させた近接場光に基づき、塩素系ガスを解離させて活性種を生成させ、当該生成された活性種により当該基板表面の凹凸を選択的にエッチングする表面平坦化方法が提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０８−０３１８２７号公報

【特許文献2】特開２００９−１６７０３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、従来の近接場光を利用した表面平坦化方法では、エッチング速度が低いため大きな凹凸をエッチングするのに時間を要していた。

【0008】

そのため、凹凸を選択的に除去する際にエッチング速度を制御できる方法が強く望まれている。

【0009】

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、その目的とするところは、基板上に残存する微細な凹凸を、近接場光を利用して選択的に除去する際に、そのエッチング速度を制御することのできる表面平坦化方法及び表面平坦化システムを提供するところにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願請求項１に係る発明は、基板上に存在する凹凸を選択的に除去する表面平坦化方法であって、チャンバ内に前記基板を載置する載置工程と、前記チャンバ内に、活性種となった場合に前記凹凸を形成する素材に基づき前記凹凸と選択的に反応する反応性ガスを導入する導入工程と、前記凹凸に近接場光を発生しうる波長の光を、偏光素子を介して前記基板に照射する照射工程と、前記光の照射により前記凹凸を構成する凹部の角部及び凸部の角部に発生した近接場光に基づく非共鳴過程を経て、前記反応性ガスを解離させて前記活性種を生成させる活性種生成工程と、生成された前記活性種により、前記凹部の角部及び前記凸部の角部を選択的に除去する除去工程とを有し、前記照射工程では、前記光の電場成分の振動方向が、前記凹凸のパターンの方向に対して垂直となるように、前記光を偏光させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本願請求項１に係る発明によると、除去したい不要な凹凸に近接場光を発生させるとともに、当該凹凸を形成する素材に基づき選択的に反応する反応性ガスの活性種を作用させることにより、不要な凹凸を選択的にエッチングし、平坦化することができる。また、凹凸に近接場光を発生しうる波長の光を、光の電場成分の振動方向が、凹凸のパターンの方向に対して垂直となるように偏光させて照射しているので、凹凸のエッチング速度を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明を適用した表面平滑化処理システムを示す図である。

【図2】本発明を適用した基板の表面平滑化方法について説明するための図である。

【図3】チャンバ内に導入された酸素ガスのガス分子の原子核間距離に対するポテンシャルエネルギーの関係図である。

【図4】共鳴光照射モードについて説明するための図である。

【図5】非断熱過程を説明するための、原子同士の結合をバネで置き換えたモデルを示す図である。

【図6】実施例１に係る基板のエッチング後のＳＥＭ写真である。

【図7】実施例１に係る基板のエッチング後の測定結果を示す図である。

【図8】実施例２に係る基板のエッチング後のＳＥＭ写真である。

【図9】実施例２に係る基板のエッチング後の測定結果を示す図である。

【図10】エッチングのメカニズムを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明を適用した基板の表面平滑化方法を実現するための表面平滑化処理システム１である。

【0016】

この表面平滑化処理システム１は、基板２の表面を平滑化するものであって、チャンバ１１内に、ステージ１３を配設して構成され、またこのチャンバ１１内の気体は、ポンプ１６を介して吸引可能とされ、更に圧力センサ１７によりチャンバ１１内の圧力を検出し、これに基づいてバタフライバルブ１８を自動的に開閉することにより内圧の自動制御を実現可能としている。また、このチャンバ１１に対して原料ガスを供給するための供給管２３が接続され、その流量が流量調整部９５を介してコントロールされる。また、このチャンバ１１における少なくとも一の面には、窓１５が形成され、チャンバ１１の外側から光がこの窓１５を通過してチャンバ１１内へと入射されることになる。

【0017】

またチャンバ１１外には、近接場光エッチングを行うための光Ｌ１をチャンバ１１内に供給する光源１２と、光源１２からの光を偏光するための偏光素子２４が設けられている。駆動装置２６は、偏光素子２４を駆動し、光源１２からの光の偏光方向を制御する。この表面平滑化処理システム１では、光源１２からの光の偏光方向を制御することでエッチング速度を制御することが可能である。

【0018】

ステージ１３は、基板２を載置するための図示しない載置部や、基板２を加熱するための図示しない加熱機構等が設けられていてもよく、これらを制御することにより、基板２を原料ガスに基づいて表面平滑化処理を施す際において反応速度をコントロールすることが可能となる。なお、ステージ１３は、基板２の位置を高精度に調整するための図示しない高精度ステージ機構等が設けられていてもよい。

【0019】

チャンバ１１内に対して供給管２３を介して供給される原料ガスとしては、例えば酸素ガスと不活性ガスとを混合してなる混合ガスである。この混合ガスは、所定の圧力となるように調整された上で随時供給される。酸素ガスは、表面に凹凸を有する基板をナノオーダまで平滑化させるためにチャンバ１１内に導入されるものである。なお、酸素ガスの代わりに塩素系ガスを用いることもできる。塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ₂（塩素）、ＢＣｌ₃（三塩化ホウ素）、ＣＣｌ₄（四塩化炭素）等を用いることができる。また、不活性ガスとしては、例えば、Ｎ₂，Ｈｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ等の何れか一種または二種以上を用いることができる。なお、これら原料ガスの供給量は、供給管２３に設けられたガスバルブ９５を介して制御可能とされている。

【0020】

窓１５は、ガラスやプラスチック材料で構成されているが、これらに限定されるものではなく、入射される光のうち、所定の波長以上の光のみ透過させ、それ以外の波長の光を反射させる光学フィルタであってもよい。また、この窓１５は、所定の波長のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタで構成されていてもよい。窓１５を光学フィルタで構成する場合には、ガラス等のような基板材料に光を吸収可能なＣｄＳ等の半導体微粒子を分散させ、当該半導体微粒子による光の吸収を通じて透過する光の波長選択性を持たせるようにしてもよい。

【0021】

光源１２は、図示しない駆動電源による制御に基づき、所定の波長を有する光を射出するものである。この光源１２からは、以下に詳細に説明するように、原料ガスのガス分子の吸収端波長よりも長波長からなる光Ｌ１が射出される。この光源１は、例えば、レーザーダイオード等によって具体化される。光源１２から出射された光Ｌ１は、偏光素子２４を介して偏光され、レンズ２５によりそのスポット径が調整され、基板２の表面に照射される。偏光素子２４を介することにより、光Ｌ１は偏光（例えば、円偏光、直線偏光や楕円偏光）した状態で基板２の表面に照射される。偏光素子２４により光Ｌ１を変更することで基板２の表面に存在する凹凸のエッチング速度を制御することが可能となる。なお、偏光によるエッチング速度の制御については、実施例において詳細に説明する。

【0022】

本発明を適用した表面平滑化処理システム１による処理対象としての基板２は、例えば、ガラス、プラスチック、シリコンウェハ（Ｓｉ）、ダイヤモンド、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）等の素材表面に、酸化膜、フォトレジスト、金属薄膜等、１または複数の薄膜が形成されて形成された積層体であり、微細な凹凸等が形成されている。

【0023】

このような基板２は、表面平滑化処理システム１による処理前において、図２(a)に示すように表面に凹凸が存在する。この凹凸は、その凹凸のピッチが数ｎｍから数十μｍまでのオーダまで様々であるが、本発明では、数ｎｍから数十μｍまでのピッチで構成されている凹凸をエッチングすることが可能である。以下この基板２の表面に内側に凹んでいる凹部４１及び外側に先鋭化された凸部４２（凹凸）が形成されているものとし、更に、この凸部４２の先端を先鋭化部分４３という。なお、表面粗さが極度に大きい場合、例えば、凹凸のピッチが数百μｍ以上ある場合等には、予め物理研磨を施しておき、その後の仕上げ加工として、本発明を適用するようにしてもよい。

【0024】

次に、上述した構成からなる表面平滑化処理システム１により、実際に基板２の表面を平滑化させるプロセスについて説明をする。

【0025】

先ず、表面処理を施すべき基板２をステージ１３上に載置する。そしてチャンバ１１内を密閉状態に保持し、所定圧力、所定温度に制御する。次に、供給管２３を介してチャンバ１１内に原料ガスを供給する。因みに以下では、原料ガスとして吸収端波長２４０ｎｍの酸素ガスを使用する場合を例にとる。その結果、この基板２は、原料ガスとしての酸素ガス雰囲気中において配置されている状態を作り出すことが可能となる。

【0026】

次に光源１２から光Ｌ１を出射する。

【0027】

図３は、チャンバ１１内に導入された酸素ガスのガス分子の原子核間距離に対するポテンシャルエネルギーの関係について示している。通常、チャンバ１１内に導入された酸素ガスのガス分子に対して、基底準位と励起準位とのエネルギー差Ｅａ以上の光エネルギーをもつ光、即ち、ガス分子の吸収端波長よりも短波長からなる光（以下、この光を共鳴光という。）を照射すると、このガス分子は、励起準位へ直接励起される。この励起準位は、解離エネルギーＥｂを超えているため、矢印で示される方向へガス分子を光解離させて塩素ラジカルが生成される。これは、伝搬光を使った通常の光解離のメカニズムに基づくものであるが、伝搬光の電場強度が分子サイズの空間内において均一な分布であるため、ガス分子を構成する原子核や電子のうち軽い電子のみが光に対して反応するものの、原子核間距離を変化させることができない。即ち、伝搬光による光解離過程は断熱近似となることから、基底状態から解離軌道へ遷移させるためには、励起準位軌道のポテンシャルエネルギーよりも高い光エネルギーを持つ光を照射する必要がある。ちなみに、酸素ガスの吸収端波長以上の非共鳴光を伝搬光として照射した場合、ガス分子は励起準位へ励起されない。非共鳴光は、図４における光エネルギーＳ１、Ｓ２等のように励起準位軌道のポテンシャルエネルギーよりも低いため、伝搬光を単に照射させたのみでは、ガス分子を光解離させて活性種としてのラジカルを生成させることはできない。

【0028】

これに対して本発明では、酸素ガスの吸収端波長よりも長波長の光（以下、この光を非共鳴光という。）を利用するが、基板２の表面凹凸をエッチングする上で、窓１５を透過してきた非共鳴光としての伝搬光を直接的に利用するものではなく、この照射された伝搬光に基づいて基板２の局所領域に発生させた近接場光に基づいて、表面の凹凸をエッチングする。

【0029】

ここでいう近接場光とは、約１μｍ以下の大きさからなる物体の表面に伝搬光を照射した場合に、その物体の表面にまとわりついて局在する非伝搬光のことをいう。この近接場光は、非常に強い電場成分を有しているが、物体の表面から遠ざかるにつれてその電場成分が急激に減少する性質をもっている。この非常に強い電場成分が見られる物体表面からの厚みは、その物体の寸法に依存しており、その物体の寸法と同程度の厚みからなる。

【0030】

近接場光の電場強度は、局所領域においても急激に減少するという特質を有する。このため、この近接場光を酸素ガスの分子と反応させた場合において、その電場は分子にとって不均一な空間分布となり、酸素ガス分子中の原子核も、かかる近接場光の電場勾配により引力を受けることになる。即ち、近接場光をガス分子と反応させることにより、当該ガス分子を構成する比較的軽い電子のみならず、原子核をも近接場光に対して応答させることができる。その結果、近接場光により、原子核間距離を周期的に変化させることが可能となり、分子の振動準位への直接的な励起を生じさせる、いわゆる非断熱反応を起こさせることが可能となる。

【0031】

酸素ガスの吸収端波長よりも長波長の非共鳴光を近接場光としてガス分子に反応させた場合には、かかる非断熱反応により、ガス分子をラジカルへと解離させることが可能となる。この非断熱反応は、図３に示すような過程Ｔ１〜Ｔ３に分類することができる。過程Ｔ１は、ガス分子が複数の分子振動準位を介して励起され（多段階遷移）、その結果、励起準位にまで励起された後に、活性種等に解離される過程のことをいう。また、過程Ｔ２は、ガス分子の解離エネルギーＥｂ以上の光エネルギーをもつ光を照射した場合に、ガス分子が解離エネルギーＥｂ以上のエネルギー準位の分子振動準位にまで励起され、その結果、活性種等に直接的に解離される過程のことをいう。また、過程Ｔ３は、ガス分子のＥｂ以下の光エネルギーを持つ光を照射した場合に、ガス分子が複数の分子軌道準位を介して多段階遷移し、Ｅａ未満Ｅｂ以上のエネルギー準位まで励起された後に、活性種等に解離される過程のことをいう。

【0032】

このように、非共鳴光を近接場光としてガス分子と反応させた場合に、非断熱反応における過程Ｔ１〜Ｔ３により、当該ガス分子を分子振動準位にまで直接的に遷移させることが可能となる。

【0033】

ここで伝搬光としての光Ｌ１を基板２に照射することにより、近接場光が発生する角部とは、図２(b)に示すように凸部４２の先端に相当する先鋭化部分４３である。この先鋭化部分４３において近接場光が選択的に発生すると、当該発生した近接場光により原料ガス分子５１が解離されてラジカル５２が生成される。このラジカル５２は、近接場光が発生した先鋭化部分４３近傍のみにおいて選択的に生成される。そして、この生成されたラジカル５２は、これに最も近接する先鋭化部分４３のみと選択的に反応することになる。その結果、図２(c)に示すように、先鋭化部分４３がラジカル５２の活性によりエッチングされることになる。そして先鋭化部分４３がエッチングされると、この凸部４２において更に先鋭化部分４３’が形成されるが、これに対しても近接場光が選択的に発生し、原料ガス分子５１を解離させてラジカル５２を先鋭化部分４３’近傍において選択的に形成されることができる。その結果、この先鋭化部分４３’は、ラジカル５２と反応することによりエッチングされることになる。

【0034】

また、近接場光が発生する角部は、かかる先鋭化部分のみならず、凹部４１、凸部４２を構成するいかなる角部分をも含む。凹部４１もここでいう角部に含まれ、図２(b)に示すように近接場光が発生し、この発生した近接場光に基づいて発生させたラジカル５２により当該凹部４１が平滑化されることになる。

【0035】

上述のような非断熱過程は、図５に示すように、原子同士の結合をバネで置き換えたモデルで考えることができる。一般に伝搬光の波長は分子の寸法に比べると遥かに大きいため、分子レベルでは空間的には一様な電場とみなせる。その結果、図５(a)に示すように、バネで隣り合う電子は同振幅、同位相で振動させられる。感光性樹脂膜１２の原子核は重いため、この電子の振動には追従できず、伝搬光では分子振動は極めて起こりにくい。このように伝搬光では、分子振動が電子の励起過程に関わることを無視することができるため、この過程を断熱過程という（T. Kawazoe、 K. Kobayashi、 S. Takubo、 and M. Ohtsu、 J. Chem. Phys.、 Vol.122、 No.2、January 2005、 pp.024715 1-5参照。）。

【0036】

一方、近接場光の空間的な電場勾配は非常に急峻に低下する。このため近接場光では隣り合う電子に異なる振動を与えることになり、図５(b)に示すように、この異なる電子の振動により重い原子核も振動させられる。近接場光が分子振動を起こすことは、エネルギーが分子振動の形態を取ることに相当するため、近接場光では、振動準位を介した励起過程（非断熱過程）が可能となる。このように原子核の振動準位を介した励起過程は、通常の光学応答である断熱過程に対し、原子核が応答し動くため、非断熱過程という。

【0037】

上述したように、基板２の局所領域における近接場光の発生と、原料ガス分子５１の解離によるラジカル活性、先鋭化部分４３の反応が繰り返し実行されることにより、最終的には図２(d)に示すように、角部をエッチングすることにより表面を平滑化させ、表面粗さを低減させることが可能となる。

【0038】

このように、本発明を適用した基板の表面平滑化方法では、特に基板２における先鋭化部分４３を初めとした局所的な部分において近接場光を発生させ、かかる近接場光による非断熱反応に基づいて当該部分のみについて原料ガス分子５１を選択的に解離させ、生成したラジカル５２に基づいて角部を選択的にエッチングすることが可能となる。特に、この近接場光は、１ｎｍオーダの角部であっても選択的に発生させることができることから、表面平滑化処理そのものをナノオーダで実現することができる。このため、本発明では、従来の基板の研磨方法と比較して、ナノオーダの光の回折限界以下のピッチで凹凸を無くすことにより、基板２の表面をより平滑化させることが可能となる。

【0039】

また、本発明では、偏光素子２４により光源１２からの光を偏光させた後、基板２の表面に照射しているので基板２表面に存在する凹凸のエッチング速度を制御することができる。特に、電場の振動方向が凹凸のパターンの方向に対して垂直となるように光源１からの光を偏光した場合には、エッチング速度が高い。このため、本発明では、数ｎｍから数十μｍまでのピッチで構成されている凹凸のパターンをエッチングすることが可能である。

【0040】

また本発明は、基板２の表面形状がいかなるものであっても、その微細な表面凹凸の局所領域に近接場光を発生させることができることから、基板２の表面形状により処理の制約を受けることが無くなり、処理対象としての基板２の表面形状の自由度に幅を持たせることで汎用性を向上させることができる。従って、従来において物理研磨を精度よく施すことが困難であった、表面が湾曲した形状の凹曲面や凸曲面に対しても、酸素ガス雰囲気中でこれら曲面等に窓１５を介して光Ｌ１を照射することにより平滑化が可能となる。

【実施例】

【0041】

次に、実施例について説明する。この実施例では、凹凸が一方向に連続して存在する、いわゆるストライプ（縞模様）の凹凸のパターン５１を基板上に形成し、図１に示す表面平滑化処理システム１を用いてエッチングを１８０分間行った。偏光素子２４には光を直線偏光するものを用い、電場の振動方向が凹凸のパターン５１の方向に対して垂直となるように光源１からの光を偏光した場合（実施例１）と、電場の振動方向が凹凸のパターン５１の方向に対して平行となるように光源１２からの光を偏光した場合（実施例２）とで凹凸のエッチングを行った。

【0042】

次に、この実施例での条件を以下に示す。この実施例において基板の材質は、ＺｒＯ₂、原料ガスは酸素、圧力は大気圧、光の波長は、３２５ｎｍとしている。またエッチング時間は１８０分としている。

【0043】

なお、光源１２からの光の偏光方向以外の条件は、実施例１と実施例２とで同じである。また、上述の凹凸のパターン５１の方向とは、凹凸が連続して存在する方向のことであり、凹凸により形成されるストライプ（縞模様）の方向のことである。

【0044】

初めに実施例１のエッチング結果を図６及び図７に示す。図６は、実施例１に係る基板のエッチング後のＳＥＭ写真である。なお、図６には、偏光後の光の電場の振動方向Ｅを図示した。図７は、実施例１に係る基板のエッチング後の測定結果を示す図である。図７の縦軸は、凹凸のパターン５１の基板表面からの高さであり、横軸は、原点（基板左下）からのＸ軸方向の距離である。また、図７の破線は、エッチング前の凹凸の形状を示し、実線は、エッチング後の凹凸の形状を示している。

【0045】

次に実施例２のエッチング結果を図８及び図９に示す。図８は、実施例２に係る基板のエッチング後のＳＥＭ写真である。なお、図８には、偏光後の光の電場の振動方向Ｅを図示した。図９は、実施例２に係る基板のエッチング後の測定結果を示す図である。図９の縦軸は、凹凸のパターン５１の基板表面からの高さであり、横軸は、基板原点からのＸ軸方向の距離である。また、図９の破線は、エッチング前の凹凸の形状を示し、実線は、エッチング後の凹凸の形状を示している。

【0046】

図７に示すように、電場の振動方向Ｅが凹凸のパターン５１に対して垂直となるように光源１からの光を偏光した場合、凹凸のパターン５１の高さが約８０μｍから約５０μｍまで減少した。つまり、１８０分間で凹凸のパターン５１が約３０μｍエッチングされたことを意味する、一方、図９に示すように、電場の振動方向Ｅが凹凸のパターン５１に対して平行となるように光源１からの光を偏光した場合、凹凸のパターン５１の高さがほとんど減少していないことがわかる。このことから、凹凸のパターン５１の方向に対して照射する光の偏光方向を制御することにより凹凸のパターン５１のエッチング速度を制御できることがわかる。

【0047】

次に、図１０を参照して、電場の振動方向Ｅが凹凸のパターン５１に対して垂直となるように光源１からの光を偏光した場合にエッチング速度が高くなる理由について考察する。電場の振動方向Ｅが凹凸のパターン５１に対して垂直となるように光源１からの光を偏光した場合、電場の振動に伴い、凹凸のパターン５１間で電子ｅの移動が生じる。このため凹凸のパターン５１に対して平行（図１０では、紙面に対して垂直方向）に交流磁場Ｂが生じる。そして、この凹凸のパターン５１に対して平行な交流磁場Ｂが、原料ガスの解離を促進するためエッチング速度が高くなると考えられる。

【0048】

一方、電場の振動方向Ｅが凹凸のパターン５１に対して平行となるように光源１からの光を偏光した場合、電場の振動に伴う凹凸のパターン５１間で電子ｅの移動が生じない。このため凹凸のパターン５１に対して平行（図１０では、紙面に対して垂直方向）に交流磁場Ｂが生じず、原料ガスの解離が促進されないためエッチング速度が低いと考えられる。

【0049】

以上のように、実施例の結果から、凹凸に近接場光を発生しうる波長の光を偏光させて照射することにより凹凸のエッチング速度を制御することができることがわかった。また、実施例の結果から、数ｎｍオーダの凹凸だけでなく光源１２が発生する光の波長と同程度の凹凸についてもエッチングが可能であることがわかった。

【0050】

なお、上記実施例では、光源１２からの光を直線偏光したため、凹凸が一方向に連続して存在する、いわゆるストライプ（縞模様）状の凹凸のパターン５１をエッチングした。しかしながら、偏光素子２４として、光を円偏光や楕円偏光する素子を用いれば、同心円状に凹凸のパターン５１が形成された基板や径の異なる複数の楕円が並んだ同心楕円状に凹凸のパターン５１が形成された基板についても適用することが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ 表面平滑化処理システム
２ 基板
１１ チャンバ
１２ 光源
１３ ステージ
１５ 窓
１６ ポンプ
１７ 圧力センサ
１８ バタフライバルブ
２３ 供給管
２４ 偏光素子
２５ レンズ
２６ 駆動装置
４１ 凹部
４２ 凸部
４３ 先鋭化部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】