JP2002270540A - Method of forming pattern - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インプリント法を
用いるパターン形成方法に関する。The present invention relates to a pattern forming method using an imprint method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の集積度の向上に伴っ
て、リソグラフィ技術により形成されるレジストパター
ンに対する微細化の要求はますます大きくなってきてい
る。2. Description of the Related Art With the improvement in the degree of integration of semiconductor integrated circuits, there is an increasing demand for miniaturization of resist patterns formed by lithography.
【０００３】ところで、従来レジストパターンはリソグ
ラフィ技術を用いて形成されてきたが、１００ｎｍ以下
の微細なレジストパターンをリソグラフィ技術を用いて
形成することは、露光光の短波長化の限界などによりか
なり難しくなってきている。Conventionally, a resist pattern has been formed using lithography technology. However, it is quite difficult to form a fine resist pattern of 100 nm or less using lithography technology due to limitations in shortening the wavelength of exposure light. It has become to.
【０００４】また、露光光としてＥＢ（電子ビーム）を
用いるリソグラフィ技術は、解像度の点でメリットはあ
るが、スループットの低さのために量産工程への適用は
難しい。A lithography technique using EB (electron beam) as exposure light has an advantage in resolution, but is difficult to apply to a mass production process due to low throughput.
【０００５】そこで、インプリント法を用いて微細なパ
ターンを生産性良く形成する方法が提案されている（例
えば、S.Y.Chou et al., Appl. Phys. Lett., vol.67,
p.3314(1995)）。Therefore, a method for forming a fine pattern with high productivity by using an imprint method has been proposed (for example, SYChou et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 67,
p.3314 (1995)).
【０００６】このインプリント法は、転写すべきパター
ンの鏡像と対応する凹凸を有するモールドを、基板上に
形成されたレジスト膜に圧着して該レジスト膜からなる
パターンを形成する方法である。The imprint method is a method in which a pattern having irregularities corresponding to a mirror image of a pattern to be transferred is pressed against a resist film formed on a substrate to form a pattern made of the resist film.
【０００７】以下、従来のインプリント法を用いるパタ
ーン形成方法について、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９
（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。FIGS. 8A to 8C and FIG. 9 show a conventional pattern forming method using an imprint method.
Description will be made with reference to (a) and (b).
【０００８】まず、図８（ａ）に示すように、モールド
基板１の表面に例えばシリコン酸化膜を形成した後、該
シリコン酸化膜に対して通常のリソグラフィを行なっ
て、該シリコン酸化膜からなり、転写すべきパターン
（配線パターン）の鏡像と対応し且つ転写すべきパター
ンが反転してなる反転パターン２を形成する。これによ
り、モールド基板１と反転パターン２とからなるモール
ドが得られる。First, as shown in FIG. 8A, for example, a silicon oxide film is formed on the surface of the mold substrate 1 and then the normal lithography is performed on the silicon oxide film to form the silicon oxide film. Then, an inverted pattern 2 corresponding to the mirror image of the pattern to be transferred (wiring pattern) and formed by inverting the pattern to be transferred is formed. Thereby, a mold including the mold substrate 1 and the reverse pattern 2 is obtained.
【０００９】次に、図８（ｂ）に示すように、半導体基
板３の上に、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）よりなり０．３μｍの厚さを有する有機膜（例えば
レジスト膜）４を形成する。Next, as shown in FIG. 8B, a polymethyl methacrylate (PMM)
An organic film (for example, a resist film) 4 made of A) and having a thickness of 0.3 μm is formed.
【００１０】次に、図８（ｃ）に示すように、モールド
を有機膜４に接近させた後、図９（ａ）に示すように、
モールドを有機膜４に約１４０気圧の圧力で押し付け
て、モールドの反転パターン２を有機膜４に転写する。Next, as shown in FIG. 8C, after the mold is brought close to the organic film 4, as shown in FIG.
The mold is pressed against the organic film 4 at a pressure of about 140 atm, and the inverted pattern 2 of the mold is transferred to the organic film 4.
【００１１】次に、図９（ｂ）に示すように、有機膜４
からモールドを離脱させると、半導体基板３の上に例え
ば０．１２μｍの有機膜パターン４Ａが形成される。Next, as shown in FIG.
When the mold is removed from the substrate, an organic film pattern 4A of, for example, 0.12 μm is formed on the semiconductor substrate 3.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のパタ
ーン形成方法によると、モールドを有機膜に押し付け
て、モールドの反転パターンを有機膜に転写する際に、
有機膜が反転パターンの凹部に十分に進入しないため、
反転パターンの凹凸が良好に転写され難いので、図８
（ｂ）に示すように、有機膜パターンの形状は不良にな
る。However, according to the conventional pattern forming method, when the mold is pressed against the organic film to transfer the reverse pattern of the mold to the organic film,
Since the organic film does not sufficiently enter the concave portion of the inverted pattern,
Since it is difficult to satisfactorily transfer the unevenness of the inverted pattern, FIG.
As shown in (b), the shape of the organic film pattern becomes defective.
【００１３】有機膜パターンの形状が不良になると、該
有機膜パターンをマスクとして得られる配線パターンの
形状も不良になるので、半導体デバイスの歩留まりが悪
化するという問題がある。If the shape of the organic film pattern becomes defective, the shape of the wiring pattern obtained by using the organic film pattern as a mask also becomes defective, which causes a problem that the yield of semiconductor devices is deteriorated.
【００１４】前記に鑑み、本発明は、本発明は、モール
ドの反転パターンの凸部又は凹部の形状が有機膜に良好
に転写されるようにして、有機膜パターンの形状を向上
させることを目的とする。In view of the foregoing, it is an object of the present invention to improve the shape of an organic film pattern so that the shape of a convex portion or a concave portion of a reverse pattern of a mold can be favorably transferred to an organic film. And
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第１のパターン形成方法は、基板上
に、軟化剤を含む有機膜を形成する工程と、超臨界流体
中において、パターン形成用の凸部又は凹部を有するモ
ールドを有機膜に押し付けて凸部又は凹部の形状を有機
膜に転写する工程と、モールドを有機膜から離脱させる
工程とを備えている。In order to achieve the above object, a first pattern forming method according to the present invention comprises a step of forming an organic film containing a softener on a substrate, and a step of forming an organic film in a supercritical fluid. A step of pressing a mold having a pattern-forming convex or concave portion against the organic film to transfer the shape of the convex or concave portion to the organic film, and a step of separating the mold from the organic film.
【００１６】本発明に係る第２のパターン形成方法は、
光透過性を有する基板上に、軟化剤を含む有機膜を形成
する工程と、超臨界流体中において、パターン形成用の
凸部又は凹部を有するモールドを有機膜に押し付けて凸
部又は凹部の形状を有機膜に転写する工程と、光を基板
の下面から有機膜に照射して有機膜を硬化させる工程
と、モールドを有機膜から離脱させる工程とを備えてい
る。A second pattern forming method according to the present invention comprises:
A step of forming an organic film containing a softener on a light-transmitting substrate, and pressing a mold having pattern-forming projections or depressions against the organic film in a supercritical fluid to form the projections or depressions. Transfer to the organic film, irradiating the organic film with light from the lower surface of the substrate to cure the organic film, and releasing the mold from the organic film.
【００１７】本発明に係る第１又は第２のパターン形成
方法によると、有機膜には軟化剤が含まれており、有機
膜は軟化性を有しているため、モールドの凸部は有機膜
にスムーズに進入すると共に有機膜はモールドの凹部に
スムーズに進入するので、良好な形状を有する有機膜が
得られる。また、超臨界流体中においてモールドを有機
膜に押し付けるため、有機膜中の軟化剤は超臨界流体に
溶け出し、軟化剤が抽出された有機膜は硬化する。つま
り、モールドの凸部又は凹部が転写された有機膜は良好
な形状を保持したまま硬化するので、有機膜からなるパ
ターンの形状は向上する。According to the first or second pattern forming method of the present invention, the organic film contains a softening agent, and the organic film has a softening property. And the organic film smoothly enters the concave portion of the mold, so that an organic film having a good shape can be obtained. In addition, since the mold is pressed against the organic film in the supercritical fluid, the softening agent in the organic film dissolves in the supercritical fluid, and the organic film from which the softening agent is extracted hardens. That is, the organic film to which the convex or concave portions of the mold have been transferred is cured while maintaining a good shape, so that the shape of the pattern made of the organic film is improved.
【００１８】第１又は第２のパターン形成方法におい
て、軟化剤は、ジブチルフタレート、ブチルベンジルフ
タレート、アジピン酸ジエステル、リン酸エステル、脂
肪酸エステル又はグリセリンであることが好ましい。In the first or second pattern forming method, the softener is preferably dibutyl phthalate, butyl benzyl phthalate, adipic diester, phosphate, fatty acid ester or glycerin.
【００１９】第１又は第２のパターン形成方法におい
て、超臨界流体は、二酸化炭素の超臨界流体であること
が好ましい。In the first or second pattern forming method, the supercritical fluid is preferably a supercritical fluid of carbon dioxide.
【００２０】第２のパターン形成方法において、有機膜
パターンに照射する光は、紫外光又は遠紫外光であるこ
とが好ましい。In the second pattern forming method, the light applied to the organic film pattern is preferably ultraviolet light or far ultraviolet light.
【００２１】第１又は第２のパターン形成方法におい
て、超臨界流体はフローしていることが好ましい。In the first or second pattern forming method, the supercritical fluid is preferably flowing.
【００２２】このようにすると、超臨界流体中に溶け出
した軟化剤は、フローしている超臨界流体と共に外部に
排出されるため、軟化剤は超臨界流体中に効率良く溶け
出すので、有機膜は速やかに硬化する。In this case, the softening agent dissolved in the supercritical fluid is discharged to the outside together with the flowing supercritical fluid, so that the softening agent is efficiently dissolved in the supercritical fluid, and The film cures quickly.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、第１の
実施形態に係るパターン形成方法について、図１（ａ）
〜（ｃ）及び図２（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method according to a first embodiment will be described with reference to FIG.
2 (a) and 2 (b).
【００２４】まず、図１（ａ）に示すように、モールド
基板１０の表面に、シリコン酸化膜からなり、転写すべ
きパターン（例えば配線溝）の鏡像と対応し且つ転写す
べきパターンが反転してなる反転パターン１１を形成す
ると、モールド基板１０と、押圧面に凹部を有する反転
パターン１１とからなるモールドが得られる。尚、シリ
コン酸化膜からなる反転パターン１１に代えて、シリコ
ン膜又は炭化シリコン膜からなる反転パターン１１を形
成してもよい。First, as shown in FIG. 1 (a), the surface of the mold substrate 10 is made of a silicon oxide film and corresponds to the mirror image of the pattern to be transferred (for example, wiring groove) and the pattern to be transferred is inverted. When the reverse pattern 11 is formed, a mold including the mold substrate 10 and the reverse pattern 11 having a concave portion on the pressing surface is obtained. Note that, instead of the inversion pattern 11 made of a silicon oxide film, an inversion pattern 11 made of a silicon film or a silicon carbide film may be formed.
【００２５】次に、図１（ｂ）に示すように、半導体基
板１２の上に、軟化剤としてのジブチルフタレートを１
０重量％含むポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）よ
りなり０．３μｍの厚さを有する有機膜（例えばレジス
ト膜）１３を形成する。Next, as shown in FIG. 1B, dibutyl phthalate as a softener is
An organic film (for example, a resist film) 13 made of polymethyl methacrylate (PMMA) containing 0% by weight and having a thickness of 0.3 μm is formed.
【００２６】次に、図１（ｃ）に示すように、例えば二
酸化炭素（ＣＯ2 ）の超臨界流体（臨界温度以上の温度
下及び臨界圧力以上の圧力下におかれた流体）１４中に
おいて、モールドを有機膜１３に接近させる。尚、ＣＯ
2 の臨界温度は３１．０℃であり、臨界圧力は７２．９
気圧である。Next, as shown in FIG. 1C, for example, carbon dioxide (CO 2 ) in a supercritical fluid (fluid placed at a temperature higher than the critical temperature and a pressure higher than the critical pressure) 14 Then, the mold is brought closer to the organic film 13. In addition, CO
2 has a critical temperature of 31.0 ° C. and a critical pressure of 72.9.
Atmospheric pressure.
【００２７】次に、図２（ａ）に示すように、超臨界流
体１４中において、反転パターン１１の押圧面を有機膜
１３に約１４０気圧の圧力で押し付けて、反転パターン
１１の凹部の形状を有機膜１３に転写し、その後、例え
ば５分間程度、反転パターン１１の押圧面を有機膜１３
に押し付けた状態を維持する。Next, as shown in FIG. 2A, in the supercritical fluid 14, the pressing surface of the reversal pattern 11 is pressed against the organic film 13 at a pressure of about 140 atm to form the concave portion of the reversal pattern 11. Is transferred to the organic film 13, and then the pressing surface of the reversal pattern 11 is
Maintain the state pressed against.
【００２８】有機膜１３に軟化剤が含まれており、有機
膜１３は軟化性を有しているため、有機膜１３は反転パ
ターン１１の凹部にスムーズに進入するので、反転パタ
ーン１１の凹部の形状が良好に転写された有機膜１３が
得られる。Since the organic film 13 contains a softening agent, and the organic film 13 has a softening property, the organic film 13 smoothly enters the concave portion of the inverted pattern 11. An organic film 13 having a good transferred shape is obtained.
【００２９】また、超臨界流体１４中において反転パタ
ーン１１の押圧面を有機膜１３に押し付けるため、有機
膜１３中の軟化剤は超臨界流体１４に溶け出す。このた
め、軟化剤が抽出された有機膜１３は反転パターン１１
の凹部内で硬化するので、有機膜１３は良好な形状を保
持したまま硬化する。Further, since the pressing surface of the reversal pattern 11 is pressed against the organic film 13 in the supercritical fluid 14, the softener in the organic film 13 dissolves in the supercritical fluid 14. For this reason, the organic film 13 from which the softener has been extracted becomes the inverted pattern 11.
, The organic film 13 is cured while maintaining a good shape.
【００３０】次に、反転パターン１１を有機膜１３に押
し付けた状態で、モールド及び半導体基板１２を超臨界
流体１４の外部に取り出した後、反転パターン１１を有
機膜１３から離脱させると、図２（ｂ）に示すように、
例えば０．１２μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形
状を有する有機膜パターン１３Ａ（例えばレジストパタ
ーン）が得られる。Next, after the mold and the semiconductor substrate 12 are taken out of the supercritical fluid 14 while the inverted pattern 11 is pressed against the organic film 13, the inverted pattern 11 is separated from the organic film 13. As shown in (b),
For example, an organic film pattern 13A (for example, a resist pattern) having a line width of 0.12 μm and a good sectional shape is obtained.
【００３１】（第１の実施形態の変形例）以下、第１の
実施形態の変形例に係るパターン形成方法について、図
３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。尚、第１
の実施形態の変形例は、第１の実施形態と比べて、モー
ルドの反転パターン１１の押圧面を有機膜１３に押し付
ける工程が異なるのみであるから、以下においては、反
転パターン１１を有機膜１３に押し付ける工程について
のみ説明する。(Modification of First Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The first
The modification of the embodiment is different from the first embodiment only in the step of pressing the pressing surface of the reverse pattern 11 of the mold against the organic film 13. Only the step of pressing against will be described.
【００３２】図３（ａ）に示すように、例えば二酸化炭
素の超臨界流体１４中において、モールド基板１０と反
転パターン１１とからなるモールドを、半導体基板１２
の上に形成され、軟化剤としてのジブチルフタレートを
含むポリメチルメタクリレートよりなる有機膜１３に接
近させた後、図３（ｂ）に示すように、反転パターン１
１の押圧面を有機膜１３に約１４０気圧の圧力で押し付
けて、反転パターン１１の凹部の形状を有機膜１３に転
写し、その後、例えば５分間程度、反転パターン１１の
押圧面を有機膜１３に押し付けた状態を維持する。As shown in FIG. 3A, a mold comprising the mold substrate 10 and the inverted pattern 11 is placed in a supercritical fluid
After approaching the organic film 13 formed of polymethyl methacrylate containing dibutyl phthalate as a softener, the reverse pattern 1 is formed as shown in FIG.
1 is pressed against the organic film 13 at a pressure of about 140 atm to transfer the shape of the concave portion of the reversal pattern 11 to the organic film 13, and then the pressing surface of the reversal pattern 11 is Maintain the state pressed against.
【００３３】この場合、二酸化炭素の超臨界流体１４
を、チャンバー１５内にボンベ１６から超臨界流体供給
管１７を介して供給し続けると共に、チャンバー１５内
の超臨界流体１４を排出ポンプ１８により外部に排出し
続ける。つまり、フローしている超臨界流体１４中にお
いて、反転パターン１１の凹部の形状を有機膜１３に転
写する。In this case, the supercritical fluid 14 of carbon dioxide
Is continuously supplied from the cylinder 16 into the chamber 15 via the supercritical fluid supply pipe 17, and the supercritical fluid 14 in the chamber 15 is continuously discharged to the outside by the discharge pump 18. That is, the shape of the concave portion of the inversion pattern 11 is transferred to the organic film 13 in the flowing supercritical fluid 14.
【００３４】このようにすると、超臨界流体１４中に溶
け出した軟化剤は、フローしている超臨界流体１４と共
にチャンバー１５の外部に排出されると共に、チャンバ
ー１５内には新しい超臨界流体１４が供給されるため、
有機膜１３中の軟化剤は効率良く超臨界流体１４中に溶
け出すので、有機膜１３は速やかに硬化する。In this manner, the softening agent dissolved in the supercritical fluid 14 is discharged to the outside of the chamber 15 together with the flowing supercritical fluid 14 and the new supercritical fluid 14 Is supplied,
Since the softening agent in the organic film 13 efficiently dissolves into the supercritical fluid 14, the organic film 13 is quickly cured.
【００３５】（第２の実施形態）以下、第２の実施形態
に係るパターン形成方法について、図４（ａ）〜（ｃ）
及び図５（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.
The description will be made with reference to FIGS.
【００３６】まず、図４（ａ）に示すように、モールド
基板２０の表面に、シリコン酸化膜からなり、転写すべ
きパターン（例えばコンタクトホール）の鏡像と対応し
且つ転写すべきパターンが反転してなる反転パターン２
１を形成すると、モールド基板２０と反転パターン２１
とからなるモールドが得られる。First, as shown in FIG. 4 (a), the surface of the mold substrate 20 is made of a silicon oxide film and corresponds to the mirror image of the pattern to be transferred (for example, a contact hole) and the pattern to be transferred is inverted. Reversal pattern 2
1 is formed, the mold substrate 20 and the reverse pattern 21 are formed.
Is obtained.
【００３７】次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基
板２２の上に、軟化剤としてのジブチルフタレートを１
０重量％含むポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）よ
りなり０．３μｍの厚さを有する有機膜（例えばレジス
ト膜）２３を形成する。Next, as shown in FIG. 4B, dibutyl phthalate as a softener is
An organic film (for example, a resist film) 23 made of polymethyl methacrylate (PMMA) containing 0% by weight and having a thickness of 0.3 μm is formed.
【００３８】次に、図４（ｃ）に示すように、例えば二
酸化炭素の超臨界流体２４中において、モールドを有機
膜２３に接近させた後、図５（ａ）に示すように、超臨
界流体２４中において、反転パターン２１の押圧面を有
機膜２３に約１４０気圧の圧力で押し付けて、反転パタ
ーン２１の凸部の形状を有機膜２３に転写し、その後、
例えば５分間程度、反転パターン２１の押圧面を有機膜
２３に押し付けた状態を維持する。Next, as shown in FIG. 4C, the mold is brought close to the organic film 23 in a supercritical fluid 24 of, for example, carbon dioxide, and then, as shown in FIG. In the fluid 24, the pressing surface of the reversal pattern 21 is pressed against the organic film 23 at a pressure of about 140 atm to transfer the shape of the protrusion of the reversal pattern 21 to the organic film 23.
For example, the state where the pressing surface of the reversal pattern 21 is pressed against the organic film 23 is maintained for about 5 minutes.
【００３９】有機膜２３に軟化剤が含まれており、有機
膜２３が軟化性を有しているため、反転パターン２１の
凸部は有機膜２３にスムーズに進入するので、凸部の形
状が良好に転写された有機膜２３が得られる。Since the organic film 23 contains a softening agent and the organic film 23 has a softening property, the convex portion of the reversal pattern 21 enters the organic film 23 smoothly, so that the shape of the convex portion is reduced. An organic film 23 with good transfer is obtained.
【００４０】また、超臨界流体２４中において反転パタ
ーン２１の押圧面を有機膜２３に押し付けるため、有機
膜２３中の軟化剤は超臨界流体２４に溶け出す。このた
め、軟化剤が抽出された有機膜２３は反転パターン２１
の凸部が挿入された状態で硬化するので、有機膜２３は
良好な形状を保持したまま硬化する。Further, since the pressing surface of the reversal pattern 21 is pressed against the organic film 23 in the supercritical fluid 24, the softener in the organic film 23 dissolves in the supercritical fluid 24. For this reason, the organic film 23 from which the softener is extracted becomes the inverted pattern 21.
The organic film 23 is cured while keeping the good shape, since it is cured in a state in which the projections are inserted.
【００４１】次に、反転パターン２１を有機膜２３に押
し付けた状態で、モールド及び半導体基板２２を超臨界
流体２４の外部に取り出した後、反転パターン２１を有
機膜２３から離脱させると、図５（ｂ）に示すように、
コンタクトホール形成用の開口部２３ａを有する良好な
有機膜パターン２３Ａ（例えばレジストパターン）が得
られる。Next, after the mold and the semiconductor substrate 22 are taken out of the supercritical fluid 24 with the inverted pattern 21 pressed against the organic film 23, the inverted pattern 21 is separated from the organic film 23. As shown in (b),
A good organic film pattern 23A (for example, a resist pattern) having an opening 23a for forming a contact hole is obtained.
【００４２】（第３の実施形態）以下、第３の実施形態
に係るパターン形成方法について、図６（ａ）〜（ｃ）
及び図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。(Third Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIGS.
【００４３】まず、図６（ａ）に示すように、モールド
基板３０の表面に、シリコン酸化膜からなり、転写すべ
きパターン（例えば配線溝）の鏡像と対応し且つ転写す
べきパターンが反転してなる反転パターン３１を形成す
ると、モールド基板３０と、押圧面に凹部を有する反転
パターン３１とからなるモールドが得られる。First, as shown in FIG. 6 (a), the surface of the mold substrate 30 is made of a silicon oxide film and corresponds to a mirror image of a pattern to be transferred (for example, a wiring groove) and the pattern to be transferred is inverted. When the inverted pattern 31 is formed, a mold including the mold substrate 30 and the inverted pattern 31 having the concave portion on the pressing surface is obtained.
【００４４】次に、図６（ｂ）に示すように、光透過性
を有する基板、例えば石英基板３２の上に、軟化剤とし
てのブチルベンジルフタレートを５重量％含む光硬化性
ポリシロキサン前駆体よりなり０．３μｍの厚さを有す
る有機膜（例えばレジスト膜）３３を形成する。Next, as shown in FIG. 6B, a photocurable polysiloxane precursor containing 5% by weight of butylbenzyl phthalate as a softening agent is placed on a light-transmitting substrate such as a quartz substrate 32. An organic film (for example, a resist film) 33 having a thickness of 0.3 μm is formed.
【００４５】次に、図６（ｃ）に示すように、例えば二
酸化炭素の超臨界流体３４中において、モールドを有機
膜３３に接近させる。Next, as shown in FIG. 6C, the mold is made to approach the organic film 33 in a supercritical fluid 34 of, for example, carbon dioxide.
【００４６】次に、図７（ａ）に示すように、超臨界流
体３４中において、反転パターン３１の押圧面を有機膜
３３に約１４０気圧の圧力で押し付けて、反転パターン
３１の凹部の形状を有機膜３３に転写し、その後、例え
ば３分間程度、反転パターン３１の押圧面を有機膜３３
に押し付けた状態を維持する。Next, as shown in FIG. 7A, in the supercritical fluid 34, the pressing surface of the reversal pattern 31 is pressed against the organic film 33 at a pressure of about 140 atm to form the concave portion of the reversal pattern 31. Is transferred to the organic film 33, and then the pressing surface of the reversal pattern 31 is
Maintain the state pressed against.
【００４７】有機膜３３に軟化剤が含まれており、有機
膜３３は軟化性を有しているため、有機膜３３は反転パ
ターン３１の凹部にスムーズに進入するので、凹部の形
状が良好に転写された有機膜３３が得られる。Since the organic film 33 contains a softening agent and has a softening property, the organic film 33 smoothly enters the concave portion of the reverse pattern 31, so that the shape of the concave portion is good. The transferred organic film 33 is obtained.
【００４８】また、超臨界流体３４中において反転パタ
ーン３１の押圧面を有機膜３３に押し付けるため、有機
膜３３中の軟化剤は超臨界流体３４に溶け出すので、軟
化剤が抽出された有機膜３３は反転パターン３１の凹部
内で一次硬化する。Further, since the pressing surface of the reversal pattern 31 is pressed against the organic film 33 in the supercritical fluid 34, the softener in the organic film 33 dissolves in the supercritical fluid 34, so that the organic film from which the softener is extracted 33 is primarily cured in the concave portion of the reverse pattern 31.
【００４９】次に、反転パターン３１を有機膜３３に押
し付けた状態で、モールド及び石英基板３２を超臨界流
体３４の外部に取り出した後、図７（ｂ）に示すよう
に、有機膜３３に対して石英基板３２の下面から紫外光
３５を照射して有機膜３３を二次硬化させる。Next, the mold and the quartz substrate 32 are taken out of the supercritical fluid 34 in a state where the inverted pattern 31 is pressed against the organic film 33, and then, as shown in FIG. On the other hand, the organic film 33 is secondarily cured by irradiating ultraviolet light 35 from the lower surface of the quartz substrate 32.
【００５０】次に、モールドを有機膜３３から離脱させ
ると、図７（ｃ）に示すように、例えば０．１２μｍの
ライン幅を有し且つ良好な断面形状を有する有機膜パタ
ーン３４Ａ（例えばレジストパターン）が得られる。Next, when the mold is released from the organic film 33, as shown in FIG. 7C, an organic film pattern 34A (for example, a resist) having a line width of 0.12 μm and having a good sectional shape, for example, is formed. Pattern) is obtained.
【００５１】尚、第３の実施形態においては、有機膜３
３として、光硬化性ポリシロキサン前駆体を用いたが、
これに代えて、他の光硬化性樹脂を用いてもよい。In the third embodiment, the organic film 3
As 3, photocurable polysiloxane precursor was used,
Instead, another photocurable resin may be used.
【００５２】また、第３の実施形態においては、石英基
板３２の下面から有機膜３３に照射する光としては、紫
外光３５に代えて、遠紫外光などを用いることができ
る。これらの光は、光硬化性の有機膜３３を短時間で硬
化させるため、スループットが向上する。Further, in the third embodiment, far-ultraviolet light or the like can be used instead of the ultraviolet light 35 as light for irradiating the organic film 33 from the lower surface of the quartz substrate 32. These lights harden the photocurable organic film 33 in a short time, so that the throughput is improved.
【００５３】また、第１及び第２の実施形態において
は、軟化剤としてジブチルフタレートを用い、第３の実
施形態においては、軟化剤としてブチルベンジルフタレ
ートを用いたが、これらの軟化剤に代えて、アジピン酸
ジエステル（例えば、アジピン酸エチルヘキシル、アジ
ピン酸ジ−ｎ−デシルなど）、リン酸エステル（例え
ば、リン酸トリブチル、リン酸メチルジエチルなど）、
脂肪酸エステル（例えば、ステアリン酸ブチル、オレイ
ン酸ブチルなど）又はグリセリンなどを用いることがで
きる。Further, in the first and second embodiments, dibutyl phthalate is used as a softening agent, and in the third embodiment, butylbenzyl phthalate is used as a softening agent. , Adipate diesters (eg, ethylhexyl adipate, di-n-decyl adipate, etc.), phosphates (eg, tributyl phosphate, methyl diethyl phosphate, etc.),
Fatty acid esters (eg, butyl stearate, butyl oleate, etc.) or glycerin can be used.
【００５４】また、第１〜第３の実施形態においては、
ＣＯ2 の超臨界流体を用いたが、これに代えて、Ｈ2Ｏ
の超臨界流体（臨界温度：３７４．２℃、臨界圧力：２
１８．３気圧）、又はＮＨ3 の超臨界流体（臨界温度：
１３２．３℃、臨界圧力：１１１．３気圧）を用いても
よい。もっとも、ＣＯ2 は、臨界温度及び臨界圧力が他
の流体に比べて低いので、超臨界状態にすることが容易
である。In the first to third embodiments,
A supercritical fluid of CO 2 was used, but instead of H 2 O
Supercritical fluid (critical temperature: 374.2 ° C, critical pressure: 2)
18.3 atm) or a supercritical fluid of NH 3 (critical temperature:
132.3 ° C., critical pressure: 111.3 atm). However, since CO 2 has a lower critical temperature and critical pressure than other fluids, it is easy to bring it into a supercritical state.
【００５５】また、第１〜第３の実施形態においては、
有機膜は、レジスト膜であったが、これに代えて、半導
体基板上に形成される層間絶縁膜などの絶縁膜であって
もよい。有機膜として層間絶縁膜を用いると、配線溝又
はコンタクトホールを形成することができる。In the first to third embodiments,
The organic film is a resist film, but may be an insulating film such as an interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate instead. When an interlayer insulating film is used as the organic film, a wiring groove or a contact hole can be formed.
【００５６】さらに、第２及び第３の実施形態に代え
て、第１の実施形態の変形例と同様、フローしている超
臨界流体中において、反転パターンの凸部又は凹部の形
状を有機膜に転写してもよい。このようにすると、有機
膜中の軟化剤は効率良く超臨界流体中に溶け出す。Further, instead of the second and third embodiments, similarly to the modification of the first embodiment, in the flowing supercritical fluid, the shape of the convex or concave portion of the inverted pattern is changed to the organic film. May be transferred. In this case, the softener in the organic film efficiently dissolves into the supercritical fluid.
【００５７】[0057]
【発明の効果】本発明に係る第１又は第２のパターン形
成方法によると、有機膜には軟化剤が含まれているた
め、有機膜にはモールドの凸部又は凹部が良好に転写さ
れ、また、超臨界流体中においてモールドを有機膜に押
し付けるため、有機膜中の軟化剤は超臨界流体に溶け出
すので、有機膜は良好な形状を保持したまま硬化するの
で、良好な形状を有する有機膜からなるパターンが得ら
れる。According to the first or second pattern forming method of the present invention, since the organic film contains the softening agent, the convex or concave portion of the mold is well transferred to the organic film, In addition, since the mold is pressed against the organic film in the supercritical fluid, the softener in the organic film dissolves in the supercritical fluid, so that the organic film is cured while maintaining a good shape, so that the organic film having a good shape is formed. A pattern consisting of a film is obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係るパタ
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method according to a first embodiment.
【図２】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係るパタ
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to the first embodiment.
【図３】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の変形例に
係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a modification of the first embodiment. FIGS.
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係るパタ
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a second embodiment.
【図５】（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態に係るパタ
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a second embodiment.
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係るパタ
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a third embodiment.
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態に係るパタ
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a third embodiment.
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、従来のパターン形成方法の
各工程を示す断面図である。FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views showing each step of a conventional pattern forming method.
【図９】（ａ）、（ｂ）は、従来のパターン形成方法の
各工程を示す断面図である。FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing steps of a conventional pattern forming method.
１０ モールド基板 １１ 反転パターン １２ 半導体基板 １３ 有機膜 １３Ａ 有機膜パターン １４ 超臨界流体 １５ チャンバー １６ ボンベ １７ 超臨界流体供給管 １８ 排出ポンプ ２０ モールド基板 ２１ 反転パターン ２２ 半導体基板 ２３ 有機膜 ２３Ａ 有機膜パターン ２４ 超臨界流体 ３０ モールド基板 ３１ 反転パターン ３２ 石英基板 ３３ 有機膜 ３３Ａ 有機膜パターン ３４ 超臨界流体 ３５ 紫外光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mold substrate 11 Inversion pattern 12 Semiconductor substrate 13 Organic film 13A Organic film pattern 14 Supercritical fluid 15 Chamber 16 Bomb 17 Supercritical fluid supply pipe 18 Discharge pump 20 Mold substrate 21 Inversion pattern 22 Semiconductor substrate 23 Organic film 23A Organic film pattern 24 Supercritical fluid 30 Mold substrate 31 Inversion pattern 32 Quartz substrate 33 Organic film 33A Organic film pattern 34 Supercritical fluid 35 Ultraviolet light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹子 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F046 AA22 AA25 AA28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masaru Sasako 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 5F046 AA22 AA25 AA28
Claims (6)
る工程と、 超臨界流体中において、パターン形成用の凸部又は凹部
を有するモールドを前記有機膜に押し付けて前記凸部又
は凹部の形状を前記有機膜に転写する工程と、 前記モールドを前記有機膜から離脱させる工程とを備え
ていることを特徴とするパターン形成方法。1. A step of forming an organic film containing a softener on a substrate, and pressing a mold having a pattern-forming projection or depression in the supercritical fluid against the organic film to form the projection or depression. Transferring a shape of the organic film to the organic film; and removing the mold from the organic film.
む有機膜を形成する工程と、 超臨界流体中において、パターン形成用の凸部又は凹部
を有するモールドを前記有機膜に押し付けて前記凸部又
は凹部の形状を前記有機膜に転写する工程と、 光を前記基板の下面から前記有機膜に照射して前記有機
膜を硬化させる工程と、 前記モールドを前記有機膜から離脱させる工程とを備え
ていることを特徴とするパターン形成方法。2. A step of forming an organic film containing a softener on a light-transmitting substrate, and pressing a mold having a pattern-forming convex or concave portion against the organic film in a supercritical fluid. Transferring the shape of the protrusion or the recess to the organic film; irradiating the organic film with light from the lower surface of the substrate to cure the organic film; and releasing the mold from the organic film. And a pattern forming method comprising:
チルベンジルフタレート、アジピン酸ジエステル、リン
酸エステル、脂肪酸エステル又はグリセリンであること
を特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方
法。3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the softener is dibutyl phthalate, butylbenzyl phthalate, adipic diester, phosphate, fatty acid ester or glycerin.
流体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパ
ターン形成方法。4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the supercritical fluid is a supercritical fluid of carbon dioxide.
とを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。5. The pattern forming method according to claim 2, wherein the light is ultraviolet light or far ultraviolet light.
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパター
ン形成方法。6. The pattern forming method according to claim 1, wherein the supercritical fluid is flowing.
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|---|---|---|---|
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