JP2008132722A - Mold for nano-imprinting, its fabricating method and method of manufacturing device using this mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子、光素子、バイオ製品等のデバイスの製造に使用されるナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびにデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a nanoimprint mold used for manufacturing a device such as a semiconductor element, an optical element, or a bio product, a manufacturing method thereof, and a device manufacturing method.
現在の高集積LSI、微細光学素子、バイオ関連製品などの製造においては、微細パターン加工を低コストで実現するための技術がますます重要になっている。そのような技術の一つとして、ナノインプリント技術がある。 In the manufacture of current highly integrated LSIs, micro optical elements, bio-related products, etc., techniques for realizing micro pattern processing at low cost are becoming increasingly important. One such technology is nanoimprint technology.
ナノインプリント技術は、形成するべきパターンと等倍のパターンを有するモールド(スタンパまたはテンプレートとも呼ばれる。)を予め作成し、このモールドのパターンを被加工基板上に形成した樹脂膜に直接押し付けることにより、上記樹脂膜に形成するべきパターンを転写する技術を指す。 In the nanoimprint technology, a mold (also referred to as a stamper or a template) having a pattern that is the same size as the pattern to be formed is created in advance, and the pattern of this mold is directly pressed against a resin film formed on a substrate to be processed, thereby A technique for transferring a pattern to be formed on a resin film.
このようにナノインプリント技術では、モールドのパターンを樹脂膜に直接押し付けることにより、型取りが行われる。そのため、樹脂膜には、以下の2点が要求される。一つは、樹脂膜はプレス時には十分柔らかいこと、もう一つは、樹脂膜は離型時には形を保持できるほどに固化していることである。 Thus, in the nanoimprint technique, the mold is taken by directly pressing the mold pattern against the resin film. Therefore, the following two points are required for the resin film. One is that the resin film is sufficiently soft at the time of pressing, and the other is that the resin film is solidified so that the shape can be maintained at the time of release.
上記二つの要求を実現する方法の違いによって、ナノインプリント技術は、熱ナノインプリント、室温ナノインプリント、光(UV)ナノインプリントなどに分類される。 The nanoimprint technology is classified into thermal nanoimprint, room temperature nanoimprint, optical (UV) nanoimprint, and the like depending on a difference in a method for realizing the above two requirements.
上記光ナノインプリントは、被加工基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程、被加工基板とモールドとを位置合わせする工程(アライメント)、光硬化性樹脂にモールドを直接押し付ける工程(プレス)、光照射により光硬化性樹脂を硬化する工程、光硬化性樹脂からモールドを離す工程(離型)、被加工基板および光硬化性樹脂をリンスする工程、被加工基板上の不要な光硬化性樹脂(残膜)を除去する工程などの工程から構成されている(特許文献1)。 The optical nanoimprint includes a step of applying a photocurable resin on a substrate to be processed, a step of aligning the substrate to be processed and a mold (alignment), a step of directly pressing the mold on the photocurable resin (press), and light irradiation. The step of curing the photocurable resin by the step, the step of releasing the mold from the photocurable resin (mold release), the step of rinsing the substrate to be processed and the photocurable resin, the unnecessary photocurable resin on the substrate to be processed (residual) It is comprised from processes, such as the process of removing a film | membrane (patent document 1).
ここで、上記残膜の除去は、主として酸素プラズマによる異方性エッチングにて行われる。そのため、上記残膜を除去する時に、被加工基板上の除去すべきでない光硬化性樹脂(マスク)もエッチングされる。これにより、マスクの厚さ(マスク厚)が薄くなり、被加工基板をエッチングする際に必要なマスク厚を確保できなくなることがある。さらに、異方性エッチングであっても、多少は横方向のエッチングが生じる。そのため、被加工基板をエッチングして得られるパターンには、寸法誤差が生じたり、あるいは、基板面内での寸法ばらつきが生じる。その結果、従来の技術は、被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度が低くなるという問題を抱えていた。
本発明の目的は、被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびに該ナノインプリント用モールドを用いたデバイスの製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the mold for nanoimprint which can suppress the fall of the dimensional accuracy of the pattern formed on a to-be-processed substrate, its manufacturing method, and the manufacturing method of the device using this mold for nanoimprint.
本発明に係るナノインプリント用モールドは、形成するべきパターンに対応した凸部が表面に設けられた透明基板と、前記凸部上面に設けられた半透明膜とを具備してなることを特徴とする。 The mold for nanoimprinting according to the present invention comprises a transparent substrate having a convex portion corresponding to a pattern to be formed on the surface, and a translucent film provided on the upper surface of the convex portion. .
本発明に係るナノインプリント用モールドは、形成するべきパターンに対応した凸部が表面に設けられた透明基板と、前記透明基板の側面に設けられた遮光体とを具備してなることを特徴とする。 The mold for nanoimprinting according to the present invention comprises a transparent substrate having a convex portion corresponding to a pattern to be formed on the surface, and a light-shielding body provided on a side surface of the transparent substrate. .
本発明に係るナノインプリント用モールドの作成方法は、透明基板上に半透明膜を形成する工程と、前記半透明膜上にレジスト膜を形成する工程と、リソグラフィプロセスにより、前記レジスト膜からなり、形成するべきパターンと等倍のパターンを含むレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記半透明膜および前記半透明基板をエッチングすることにより、前記透明基板の表面に前記形成するべきパターンに対応した凸部を形成する工程とを含むことを特徴とする。 The method for producing a mold for nanoimprinting according to the present invention comprises a step of forming a semitransparent film on a transparent substrate, a step of forming a resist film on the semitransparent film, and the resist film by a lithography process. Forming a resist pattern including a pattern equal to the pattern to be formed, and etching the semitransparent film and the semitransparent substrate using the resist pattern as a mask to form the resist pattern on the surface of the transparent substrate; Forming a convex portion corresponding to the pattern.
本発明に係るデバイスの製造方法は、被加工基板上に光硬化性樹脂を塗布する工程と、本発明に係るナノインプリント用モールドを前記光硬化性樹脂に押し付ける工程と、前記ナノインプリント用モールドを介して前記光硬化性樹脂に光を照射する工程と、前記光硬化性樹脂から前記ナノインプリント用モールドを離す工程と、前記被加工基板および前記光硬化性樹脂をリンスする工程と、前記光硬化性樹脂をマスクにして、前記被加工基板をエッチングする工程とを含むことを特徴とする。 The device manufacturing method according to the present invention includes a step of applying a photocurable resin on a substrate to be processed, a step of pressing the nanoimprint mold according to the present invention against the photocurable resin, and the nanoimprint mold. Irradiating the photocurable resin with light, separating the nanoimprint mold from the photocurable resin, rinsing the substrate to be processed and the photocurable resin, and the photocurable resin. And etching the substrate to be processed using a mask.
本発明によれば、被加工基板上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるナノインプリント用モールドおよびその作成方法、ならびに該ナノインプリント用モールドを用いたデバイスの製造方法を実現できるようになる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nanoimprint mold which can suppress the fall of the dimensional accuracy of the pattern formed on a to-be-processed substrate, its manufacturing method, and the manufacturing method of a device using this nanoimprint mold can be implement | achieved.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1−図7は、第1の実施形態に係るデバイスの製造方法を示す断面図である。 1 to 7 are cross-sectional views illustrating a device manufacturing method according to the first embodiment.
(第1の実施形態)
[図1]
被加工基板1上に光硬化性樹脂2が塗布される。被加工基板1は、例えば、石英基板(透明基板)、シリコン基板(半導体基板)、SOI基板(半導体基板)である。被加工基板1は、多層構造のものであっても構わない。例えば、上記透明基板もしくは上記半導体基板と、その上に設けられた絶縁膜とで構成されたもの(多層構造の被加工基板)であっても構わない。上記絶縁膜は、例えば、ハードマスクとなるシリコン窒化膜やシリコン酸化膜である。上記絶縁膜は、多層の絶縁膜であっても構わない。
(First embodiment)
[Figure 1]
A
[図2]
被加工基板1と光ナノインプリント用モールド(以下、モールドという。)10との位置合わせ(アライメント)が行われる。
[Figure 2]
Position alignment (alignment) between the
モールド10は、表面に凸部が設けられた透明基板11と、該凸部上面に設けられた半透明膜12とを備えている。
The
透明基板11は、例えば、石英基板である。透明基板11の材料は、照射する光に対応して適宜変更可能である。
The
透明基板11の表面に設けられた凸部は、形成するべきパターンの凸パターンに対応する。
The convex portion provided on the surface of the
半透明膜12は、例えば、ハーフトーンマスクで使用されているモリブデンシリコン(MoxSiy)膜である。半透明膜12の透過率は、代表的には、5−6%である。モールド10の作成方法については第2の実施形態で説明する。
The
[図3]
光硬化性樹脂2にモールド10が直接押し付けられる(プレス)。このとき、モールド10の凸部と被加工基板1との間(隙間)には光硬化性樹脂2が薄く残る。この薄く残った光硬化性樹脂2が残膜となる。
[Fig. 3]
The
[図4]
光硬化性樹脂2に光(UV〜EUVを含む)5を照射することにより、光硬化性樹脂2の硬化が行われる。このとき、モールド10の凸部上面には半透明膜12が設けられているので、凸部に相対する光硬化性樹脂2(残膜)は完全には硬化されない。そのため、光硬化性樹脂2(残膜)は後工程のリンス工程で除去される。
[Fig. 4]
The
ここで、モールド10の凸部の外側近傍に照射された光5aは、半透明膜12を通らないが、回折現象により、凸部のエッジ近傍下の光硬化性樹脂2に照射される。上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂2には、半透明膜12を通った光5bも照射される。光5aの位相と光5bの位相との差(位相差)が180°であれば、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂2に照射される光の強度はゼロになる。この場合、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂2はほとんど硬化されない。
Here, the light 5a irradiated near the outside of the convex portion of the
上記位相差は、後工程のリンス工程で、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂2を除去できるのであれば、180°以外でも構わない。光5aと光5bとの位相差を180°にするには、半透明膜12の厚さや、半透明膜12の材料の組成比(例えばMoxSiyのx/y)を調整することにより可能である。すなわち、周知のハーフトーンマスク技術により可能である。
The phase difference may be other than 180 ° as long as the
なお、半透明膜12の代わりに、遮光膜(例えばクロム膜)を使用した場合には、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂2には、半透明膜12を通った光5bしか照射されない。したがって、上記エッジ近傍下の光硬化性樹脂2は、リンス工程で除去できない程度に、硬化される。
When a light-shielding film (for example, a chromium film) is used instead of the
[図5]
光硬化性樹脂2からモールド10が離される(離型)。
[Fig. 5]
The
[図6]
被加工基板1および光硬化性樹脂2がリンスされる。このとき、モールド10の凸部に相対する光硬化性樹脂2(残膜)は、完全には硬化されていないので、リンス時に除去される。このようにして、残膜がない光硬化性樹脂からなるマスク(光硬化性樹脂マスク)2が得られる。
[Fig. 6]
The
ここで、リンスでは、被加工基板1上の完全に硬化した光硬化性樹脂(光硬化性樹脂マスク)2は除去されない。したがって、本実施形態によれば、マスク厚の減少、パターンの寸法誤差、基板面内におけるパターン寸法のばらつきを解消でき、これにより、被加工基板1上に形成されるパターンの寸法精度の低下を抑制できるようになる。
Here, the rinse does not remove the completely cured photocurable resin (photocurable resin mask) 2 on the
[図7]
光硬化性樹脂マスク2をエッチングマスクに用いて、被加工基板1をエッチングすることにより、被加工基板1上にパターンが形成される。その後、光硬化性樹脂マスク2が除去される。
[Fig. 7]
A pattern is formed on the processed
被加工基板1が透明基板または半導体基板の場合、透明基板または半導体基板がエッチングされる。一方、被加工基板1が多層構造の場合(透明基板/絶縁膜、半導体基板/絶縁膜)、絶縁膜がエッチングされる。これにより、光硬化性樹脂マスク2のパターンが転写された絶縁膜(ハードマスク)が得られる。その後、このハードマスクを用いて、透明基板または半導体基板をエッチングすることにより、パターンが形成される。
When the
本実施形態では、モールド10の凸部の断面形状が矩形状であるが、その形状は形成するべきデバイスのパターン(デバイスパターン)によって適宜変更される。例えば、CCDに用いられるマイクロレンズアレイ(サイズ2μm程度)の場合であれば、図8に示すように、モールド10の凸部の側面は円弧状の形状を含む。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the convex portion of the
本実施形態のデバイスの製造方法は、マイクロレンズアレイ(光素子)以外にも、半導体デバイス(例えばCMOSロジックを構成するMOSトランジスタ)、DNAチップ(バイオ製品)を構成するSiウェハ上に形成されるパターンにも適用できる(他の実施形態も同様)。 The device manufacturing method of the present embodiment is formed on a Si wafer constituting a semiconductor device (for example, a MOS transistor constituting a CMOS logic) and a DNA chip (bio product) in addition to a microlens array (optical element). It can also be applied to patterns (the same applies to other embodiments).
なお、本実施形態では、上記デバイスパターンに対応した凸部しかモールド10には設けられていないが、被加工基板1とのアライメントのための凸部(アライメントマーク)がさらに設けられていても構わない。
In the present embodiment, only the convex portion corresponding to the device pattern is provided in the
図9に、上記デバイスパターンに対応した凸部7およびアライメントマーク8が設けられたモールド10の一例を示す。アライメントは、アライメントマーク8を透過した光、または、アライメントマーク8で反射した光を検出することにより行われる。なお、被加工基板1上にもアライメントマークは設けられている。すなわち、通常のアライメントと同様に、位置合わせが行われる二つの部材にマークは設けられる。
FIG. 9 shows an example of a
(第2の実施形態)
図10−図14は、第2の実施形態に係るモールドの作成方法を示す断面図である。以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
10 to 14 are cross-sectional views illustrating a mold making method according to the second embodiment. In the following drawings, the same reference numerals as those in the previous drawings are attached to portions corresponding to those in the previous drawings, and detailed description thereof will be omitted.
[図10]
透明基板11上に半透明膜12が形成される。半透明膜12は、例えば、スパッタプロセスにより形成される。半透明膜12上にレジスト膜13が形成される。
[FIG. 10]
A
[図11]
光または電子ビームを用いた露光プロセスにより、形成するべきデバイスのパターン(デバイスパターン)の潜像がレジスト膜13に形成される。現像プロセスによりレジスト膜13が現像される。現像されたレジスト膜(レジストパターン)13が、デバイスパターンと等倍のパターンを持つように、上記露光プロセスおよび現像プロセスを含むプロセス(リソグラフィプロセス)は行われる。
[Fig. 11]
A latent image of a device pattern to be formed (device pattern) is formed on the resist
[図12]
レジストパターン13をマスクにして半透明膜12をエッチングすることにより、モールドの凸部となる領域上に半透明膜12を選択的に残置させる。
[Fig. 12]
By etching the
[図13]
レジストパターン13をマスクにして透明基板11をエッチングすることにより、モールドの凸部(デバイスパターンの凸部に対応した凸部)が形成される。
[FIG. 13]
By etching the
[図14]
レジストパターン13が剥離される。このようにして、第1の実施形態で説明したモールド10が得られる。
[FIG. 14]
The resist
従来のモールドには半透明膜12は使用されていない。すなわち、従来のモールドは、透明材料(透明基板11)のみで構成されている。そのため、従来のモールドの場合、欠陥を光や電子ビームで検出することは困難である。この点について、図14を用いてさらに説明する。
The
図15は、モールドに光を照射し、モールドを通過した光の検出信号の強度分布が示されている。モールド10上に形成された欠陥14は、透明材料(透明基板11)のみで構成されている。
FIG. 15 shows the intensity distribution of the detection signal of the light that irradiates the mold and passes through the mold. The defect 14 formed on the
図15において、A1はモールド10の凸部での検出信号のレベル、A2はモールド10の凹部での検出信号のレベル、A3はモールド10上の欠陥14での検出信号のレベルを示している。
In FIG. 15, A1 indicates the level of the detection signal at the convex portion of the
図15に示されるように、レベルA1は、レベルA2,レベルA3との差が小さいので(検査感度が小さいので)、検出号信号のレベルの差に基づいて、欠陥14を検出することは困難である。電子ビームを用いた検査の場合も同様に、検出号信号のレベルの差が小さく、欠陥14を検出することは困難である。これは、透明基板11から電子が逃げしまうからである。
As shown in FIG. 15, since the difference between level A1 and level A2 is small (because inspection sensitivity is small), it is difficult to detect defect 14 based on the difference in the level of the detection signal. It is. Similarly, in the case of inspection using an electron beam, the difference in the level of the detection signal is small, and it is difficult to detect the defect 14. This is because electrons escape from the
一方、本実施形態の場合、モールド10の凸部上には半透明膜12が設けられているので、レベルA1は、レベルA2,A3に比べて、十分に低くなるので(検査感度が高くなるので)、検出号信号のレベルの差に基づいて、欠陥14を容易に検出することが可能となる。電子ビームを用いた検査の場合も同様に、欠陥14を容易に検出することが可能となる。これは、半透明膜12上に電子が溜まりやすくなるからである。
On the other hand, in the case of the present embodiment, since the
(第3の実施形態)
図16は、第3の実施形態に係るモールドを示す断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a mold according to the third embodiment.
本実施形態のモールド10は、表面に凸部が設けられた透明基板11と、透明基板11の側面に設けられた遮光体20とを備えている。遮光体20は、例えば、Cr膜、Al膜等の金属膜である。第1の実施形態と同様に、モールド10は、半透明膜12を備えていても構わない。
The
次に、図17−図22を用いて、本実施形態のモールド10を用いたデバイスパターンの製造方法について説明する。
Next, the manufacturing method of the device pattern using the
[図17]
ステージ21上に被加工基板1が載置される。周知の方法により、被加工基板1上に硬化した光硬化性樹脂からなるパターン(第1の転写パターン)21 が形成される。なお、第1の転写パターン21 は、一般には、本実施形態の遮光体を含むモールドを用いて形成する必要はない。また、第1の転写パターン21 は、第1の実施形態の方法を用いて形成しても構わない。第1の実施形態でも、被加工基板1はステージ21上に載置されるが、簡単のため、省略した。
[Fig. 17]
The
[図18]
第2の転写パターンを形成するべき領域上に光硬化性樹脂2が塗布される。光硬化性樹脂2は、第1の転写パターン21 のエッジ(図では右側のエッジ)上にも塗布される。これは、第2の転写パターンを形成するべき領域の外側に光硬化性樹脂2がはみ出すことなく、光硬化性樹脂2を塗布することが困難であるからである。
[FIG. 18]
The
[図19]
光硬化性樹脂2に、図16に示した実施形態のモールド10が直接押し付けられる(プレス)。このときのプレス圧は、例えば、0.1MPaである。
[FIG. 19]
The
[図20]
光硬化性樹脂2に光5を照射することにより、光硬化性樹脂2の硬化が行われる。
[FIG. 20]
By irradiating the
ここでは、光5として、波長365nm(i−line)のUVを用いた。このUVの照射量は20mJ/cm2 とした。このようなUVを光硬化性樹脂2に照射することにより、光硬化性樹脂2のポリマー同士が架橋し、光硬化性樹脂2は硬化する。
Here, UV having a wavelength of 365 nm (i-line) was used as the
このとき、モールド10の側面には遮光体20が設けられているので、モールド10の側面から光5は漏れない。したがって、モールド10の側面の外側(転写領域間)にある光硬化性樹脂2sには光5は照射されず、光硬化性樹脂2sの硬化は抑制される。
At this time, since the
[図21]
光硬化性樹脂2からモールド10が離され、第2の転写パターン22 が得られる。
[FIG. 21]
The
[図22]
被加工基板1および光硬化性樹脂2がリンスされる。このとき、光硬化性樹脂2sは、硬化が抑制されているので、リンス時に除去される。これにより、光硬化性樹脂2sが残ること、つまり、欠陥(パターン欠陥)が発生することを防止できる。その結果、被加工基板1上に形成されるパターンの寸法精度の低下を防止でき、製品歩留まりを高められるようになる。
[FIG. 22]
The
この後は、周知の方法により、残膜を除去する工程、第1および第2の転写パターン21 ,22 で構成された光硬化性樹脂マスク2をエッチングマスクに用いて、被加工基板1をエッチングする工程、光硬化性樹脂マスク2を除去する工程等を経て、被加工基板1上にパターンが形成される。
Thereafter, the step of removing the remaining film by a known method, and using the
モールド10が半透明膜12を備えている場合には、残膜はリンス時に除去され、第1の実施形態で述べた効果が得られる。
When the
本実施形態では、転写パターンの数が二つの場合について説明したが、三つ以上の場合も同様に実施できる。 In the present embodiment, the case where the number of transfer patterns is two has been described. However, the case where there are three or more transfer patterns can be similarly implemented.
図23−図26は、本実施形態のモールドの作成方法を示す断面図である。 FIG. 23 to FIG. 26 are cross-sectional views showing a method for producing a mold according to this embodiment.
[図23]
周知の方法により、表面に凸部が設けられた透明基板11が作成される。
[FIG. 23]
A
[図24]
透明基板11の表面および裏面を覆うレジスト膜22が形成される。ここでは、透明基板11の表面の二つのエッジはレジスト膜22で覆われていない。
[FIG. 24]
A resist
[図25]
透明基板11の一方の側面を上にして、スパッタプロセスにより、前記一方の側面およびエッジ上に遮光体20が形成される。遮光体20は、先にも述べたように、例えば、Cr膜やAl膜等の金属膜であるが、スパッタプロセスにより形成することができる他の遮光性を有する膜でも構わない。
[FIG. 25]
The
[図26]
透明基板11の他方の側面を上にして、スパッタプロセスにより、前記他方の側面およびエッジ上に遮光体20が形成される。この後、レジスト膜22が除去される。
[FIG. 26]
The
図27は、本実施形態のモールドの変形例を示す断面図である。この変形例では、遮光体20は、透明基板11の側面のみに形成されている。このようなモールド10を用いても本実施形態のモールドを用いた場合と同様の効果が得られる。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a modification of the mold of this embodiment. In this modification, the
図28は、実施形態のモールドの他の変形例を示す断面図である。この変形例では、透明基板11の側面にナノオーダーのサイズの凹凸23が設けられている。これにより、透明基板11の表面から側面に達した光は、凹凸23にて内側に向かうように散乱し、外にはほとんど漏れない。これにより、転写領域間の光硬化性樹脂の硬化を抑制でき、リンス工程で転写領域間の光硬化性樹脂を除去できるので、実施形態のモールドを用いた場合と同様の効果が得られる。凹凸23は、例えば、ウエットエッチングやスパッタリングエッチングにより形成することができる。
FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating another modification of the mold of the embodiment. In this modified example, the nano-
(第4の実施形態)
図29は、第4の実施形態に係るモールドを示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a mold according to the fourth embodiment.
本実施形態のモールド10は、表面に第1の凸部31および第2の凸部32が設けられた透明基板11を備えている。
The
第2の凸部32の面積は、第1の凸部31の面積よりも広い。第2の凸部32の表面には、第1の溝41および第2の溝42が設けられている。ここでは、第1の溝41の断面形状は三角形、第2の溝42の断面形状は四角形であるが、断面形状は適宜変更可能である。
The area of the
第1の溝41の深さD1および第2の溝42の深さD2は、第1の凸部31および第2の凸部32の高さHよりも小さい(D1,D2<H)。深さD1と深さD2との大小関係は特に制限はない。
The depth D1 of the
なお、凸部31,32の表面に第1の実施形態のように半透明膜が設けられていても構わない。
Note that a semitransparent film may be provided on the surfaces of the
図30−図34は、本実施形態のモールド10を用いたデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。
30 to 34 are cross-sectional views showing a device pattern manufacturing method using the
[図30]
被加工基板1上に光硬化性樹脂2が塗布される。被加工基板1とモールド10との位置合わせ(アライメント)が行われる。
[FIG. 30]
A
[図31]
光硬化性樹脂2にモールド10が直接押し付けられる(プレス)。
[FIG. 31]
The
凸部32は凸部31よりも面積が広いので、凸部32が押し退ける光硬化性樹脂2の体積は、凸部31が押し退ける光硬化性樹脂2の体積よりも大きくなる。そのため、モールド10の凸部32の表面に溝41,42がない場合(従来技術)、凸部32下の残膜は凸部31下の残膜よりも厚くなる。
Since the
このように従来技術の場合、凸部の面積が大きい領域(凸部が多い領域)と凸部の面積が小さい領域(凸部が少ない領域)とで、残膜の厚さに差(残膜の面内差)が生じる。 Thus, in the case of the prior art, the difference in the thickness of the remaining film (residual film) between the region where the convex area is large (the region where there are many convex portions) and the region where the convex area is small (the region where there are few convex portions) In-plane difference) occurs.
残膜はエッチング等によって除去する必要がある。厚い残膜に合わせてエッチング等は行われるので、薄い残膜の領域においては必要以上にエッチング等が行われる。これは、均一な微細パターンを形成することの妨げになる。 The remaining film needs to be removed by etching or the like. Etching or the like is performed in accordance with the thick residual film, so that etching or the like is performed more than necessary in the thin residual film region. This hinders the formation of a uniform fine pattern.
しかし、本実施形態の場合、面積が大きい方の凸部32によって押し退けられた光硬化性樹脂2の一部は、溝41,42内に流れ込む。その結果、凸部32下の残膜は薄くなるので、残膜の面内差の問題は解消される。
However, in the case of this embodiment, a part of the
[図32]
光硬化性樹脂2に光5を照射することにより、光硬化性樹脂2が硬化される。
[FIG. 32]
By irradiating the
[図33]
光硬化性樹脂2からモールド10が離される(離型)。光硬化性樹脂2上には、溝41,42に対応したパターン2rが形成される。溝41,42は、一般には、微小で深く形成されるので、パターン2rは微小で細長いものとなる。
[FIG. 33]
The
[図34]
酸素等を用いたプラズマエッチングにより残膜を除去することにより、光硬化性樹脂マスク2が得られる。このとき、パターン2rは微小で細長いので容易に除去され。したがって、エッチング時間が長くなるなどの問題は起こらない。
[FIG. 34]
The
この後は、周知の方法により、光硬化性樹脂マスク2をエッチングマスクに用いて、被加工基板1をエッチングする工程、光硬化性樹脂マスク2を除去する工程を経て、被加工基板1上にパターンが形成される。
After this, the process of etching the
モールド10が半透明膜12を備えている場合には、残膜およびパターン2rはリンス時に除去され、第1の実施形態で述べた効果が得られる。
When the
以上述べたように本実施形態によれば、モールドの凸部に溝(光硬化性樹脂の逃げ用の溝)を設けることにより、粗密差の大きなパターンが混在していても精度良くパターンを形成できるようになる。粗密差の大きなパターンが混在しているデバイスを製造するために使用する、本実施形態を適用したモールドの一例を図35に示す。図35において、32a,32b,32c,32d,32eは凸部、43a,43b,43cは溝を示している。 As described above, according to the present embodiment, by providing a groove (a groove for photocurable resin escape) on the convex portion of the mold, a pattern can be formed with high accuracy even if patterns having a large density difference are mixed. become able to. FIG. 35 shows an example of a mold to which the present embodiment is used, which is used for manufacturing a device in which patterns having a large density difference are mixed. In FIG. 35, 32a, 32b, 32c, 32d, and 32e indicate convex portions, and 43a, 43b, and 43c indicate grooves.
なお、モールドの凸部の表面に設けられる溝の数、深さ、幅および長さは適宜変更可能である。すなわち、モールドの凸部の表面に設けられる溝の数、深さ、幅および長さの少なくとも一つは、上記凸部の面積、幅および体積の少なくとも一つに基づいて、残膜の面内差が解消されるように設定すれば良い。 The number, depth, width and length of the grooves provided on the surface of the convex portion of the mold can be changed as appropriate. That is, at least one of the number, depth, width and length of grooves provided on the surface of the convex portion of the mold is determined based on at least one of the area, width and volume of the convex portion. What is necessary is just to set so that a difference may be eliminated.
(第5の実施形態)
図36−図43は、第5の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。
(Fifth embodiment)
36 to 43 are cross-sectional views illustrating a device pattern manufacturing method according to the fifth embodiment.
[図36]
被加工基板1上に第1の薄膜51が形成される。
[FIG. 36]
A first
ここでは、被加工基板1は、シリコン基板1aと、このシリコン基板1a上に形成されたシリコン酸化膜1bとを備えている。本実施形態では、シリコン酸化膜1bが加工される。
Here, the
第1の薄膜51は、Siを含まない薄膜、または、Si含有率が低い薄膜である。ここでは、第1の薄膜51は、塗布型カーボン膜である。第1の薄膜51は、シリコン酸化膜1bのエッチングマスクとなる。第1の薄膜51は、被加工基板1(シリコン酸化膜1bの表面)を平坦化する役割も持つ。
The first
第1の薄膜51上に第2の薄膜52が形成される。第2の薄膜52は、Si薄膜、または、Si含有率が高い薄膜である。ここでは、第2の薄膜52は、SOG膜である。第2の薄膜52は、第1の薄膜51のエッチングマスクとなる。
A second
第2の薄膜52上に光硬化性樹脂2が形成される。光硬化性樹脂2は、例えば、スピンコート方式により、第2の薄膜52の全面上に一括して形成される。一括形成ではなく、インクジェット方式を用いた複数のショットにより、第2の薄膜52上に光硬化性樹脂2を形成しても構わない。
The
[図37]
被加工基板1とモールド10との位置合わせが行われ、光硬化性樹脂2にモールド10が直接押し付けられる(プレス)。その後、光硬化性樹脂2に光5を照射することにより、光硬化性樹脂2は硬化される。ここでは、光5として、波長365nm(i−line)のUVを用いた。このUVの照射量は20mJ/cm2 とした。
[FIG. 37]
Position alignment with the to-be-processed board |
[図38]
光硬化性樹脂2からモールド10が離される(離型)。
[FIG. 38]
The
[図39]
酸素プラズマ系の異方性エッチングにより、残膜(本実施形態では残膜厚30nm)が除去される。
[FIG. 39]
The residual film (the residual film thickness of 30 nm in this embodiment) is removed by oxygen plasma-based anisotropic etching.
[図40]
モールド10のパターンが転写された光硬化性樹脂(第1のマスク)2をエッチングマスクに用いて、第2の薄膜52をエッチングすることにより、第2の薄膜52に第1のマスク2のパターンが転写される。第2の薄膜52(ここではSOG膜)のエッチングは、例えば、CF4 またはCHF3 ベースのプラズマの異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 40]
The pattern of the
[図41]
第1のマスク2のパターンが転写された第2の薄膜(第2のマスク)52をエッチングマスクに用いて、第1の薄膜51をエッチングすることにより、第1の薄膜51に第2のマスク52のパターンが転写される。このとき、光硬化性樹脂2が残っている場合には、光硬化性樹脂2もエッチングマスクとして使用される。第1の薄膜51(ここでは塗布型カーボン膜)のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 41]
By using the second thin film (second mask) 52 to which the pattern of the
[図42]
第2のマスク52が転写された第1の薄膜(第3のマスク)51をエッチングマスクに用いて、シリコン酸化膜1bをエッチングすることにより、シリコン酸化膜1bに第3のマスク51のパターンが転写される。このとき、第2のマスク52が残っている場合には、第2のマスク52もエッチングマスクとして使用される。シリコン酸化膜1bのエッチングは、例えば、フッ素系ガスを用いた異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 42]
By etching the
[図43]
塗布型カーボン膜からなる第3のマスク52は、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去される。
[FIG. 43]
The
本実施形態によれば、ナノインプリントのプロセスにSi含有率を変化させた多層薄膜51,52を用いた多層マスクプロセスを適用したことで、被加工基板1に対するエッチング耐性を確保しながら、光硬化性樹脂2に転写される凹部(パターン)のアスペクト比を低く抑えることができるので、図38の離型時における剥がれ欠陥の発生を防ぐことができる。また、上記多層マスクプロセスにより、被加工基板1が平坦化されるので、被加工基板1上に寸法精度の高いパターンを形成することも可能となる。
According to the present embodiment, the multi-layer mask process using the multilayer
(第6の実施形態)
図44−図53は、第6の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
44 to 53 are cross-sectional views showing a device pattern manufacturing method according to the sixth embodiment.
[図44]
被加工基板1上に第1の薄膜51、第2の薄膜52が順次形形成される。ここまでは、第5の実施形態と同じである。
[FIG. 44]
A first
[図45]
第2の薄膜52上にSiを含む光硬化性樹脂2’(反転材)が形成される。Siを含む光硬化性樹脂2’を用いる理由は、本実施形態ではパターンを反転させるためである。
[Fig. 45]
On the second
[図46]
被加工基板1とモールド10との位置合わせが行われ、光硬化性樹脂2’にモールド10が直接押し付けられる(プレス)。その後、光硬化性樹脂2’に光5を照射することにより、光硬化性樹脂2’は硬化される。
[FIG. 46]
Position alignment with the to-be-processed board |
[図47]
光硬化性樹脂2’からモールド10が離される(離型)。
[FIG. 47]
The
[図48]
光硬化性樹脂2’上に、Siを含まない有機膜61が形成される。有機膜61には、光硬化性樹脂2’の反転パターンが転写される。有機膜61は、例えば、スピンコート方式により、光硬化性樹脂2’の全面上に一括して形成される。一括形成ではなく、インクジェット方式を用いた複数のショットにより、有機膜61上に光硬化性樹脂2’を形成しても構わない。
[FIG. 48]
An
[図49]
光硬化性樹脂2’が露出するまで、有機膜61はエッチバックされる。有機膜61のエッチバックは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングまたはCMPプロセスにより行われる。
[FIG. 49]
The
[図50]
有機膜61をエッチングマスクに用いて、光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52をエッチングすることにより、光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52に有機膜61のパターンが転写される。光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52(ここではSOG膜)のエッチングは、例えば、CF4 またはCHF3 ベースのプラズマの異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 50]
The pattern of the
[図51]
光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52をエッチングマスクに用いて、第1の薄膜51をエッチングすることにより、第1の薄膜51に光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52のパターンが転写される。このとき、有機膜61が残っている場合には、有機膜61もエッチングマスクとして使用される。第1の薄膜51(ここでは塗布型カーボン膜)のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 51]
The pattern of the
[図52]
第1の薄膜51をエッチングマスクに用いて、シリコン酸化膜1bをエッチングすることにより、シリコン酸化膜1bに第1の薄膜51のパターンが転写される。このとき、光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52が残っている場合には、光硬化性樹脂2’、第2の薄膜52もエッチングマスクとして使用される。シリコン酸化膜1bのエッチングは、例えば、フッ素系ガスを用いた異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 52]
By etching the
[図53]
塗布型カーボン膜からなる第1の薄膜52は、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去される。
[FIG. 53]
The first
本実施形態でも第5の実施形態と同様に、多層マスクプロセスを適用したことで、光硬化性樹脂2’に転写される凹部(パターン)のアスペクト比を低く抑えることができるので、図47の離型時における剥がれ欠陥の発生を防ぐことができる。また、上記多層マスクプロセスにより、被加工基板1が平坦化されるので、被加工基板1上に寸法精度の高いパターンを形成することも可能となる。
In the present embodiment as well as the fifth embodiment, by applying the multilayer mask process, the aspect ratio of the recess (pattern) transferred to the
(第7の実施形態)
図54−図62は、第7の実施形態に係るデバイスパターンの製造方法を示す断面図である。
(Seventh embodiment)
54 to 62 are cross-sectional views showing a device pattern manufacturing method according to the seventh embodiment.
[図54]
被加工基板1上に第1の薄膜51、第2の薄膜52が順次形形成される。ここまでは、第5の実施形態と同じである。
[FIG. 54]
A first
第2の薄膜52上に、レジスト膜71が形成される。ここでは、レジスト膜71は電子ビーム(EB)用のレジスト膜とするが、光(UV、EUVを含む)用のレジスト膜でも構わない。
A resist
レジスト膜71上に光硬化性樹脂2が形成される。ここでは、光硬化性樹脂2として、Siを含み、光(UV)により架橋・硬化する有機膜が用いられる。光硬化性樹脂2は、例えば、スピンコート方式により、レジスト膜71の全面上に一括して形成される。一括形成ではなく、インクジェット方式を用いた複数のショットにより、レジスト膜71上に光硬化性樹脂2を形成しても構わない。
A
[図55]
被加工基板1とモールド10との位置合わせが行われ、光硬化性樹脂2にモールド10が直接押し付けられる(プレス)。その後、光硬化性樹脂2に光5を照射することにより、光硬化性樹脂2は硬化される。ここでは、光5として、波長365nm(i−line)のUVを用いた。このUVの照射量は30mJ/cm2 とした。
[FIG. 55]
Position alignment with the to-be-processed board |
[図56]
光硬化性樹脂2からモールド10が離される(離型)。
[FIG. 56]
The
[図57]
フッ素を含むガス(例えばCF4 )に酸素が添加されたソースガスを用いたプラズマ系の異方性エッチングにより、残膜(本実施形態では残膜厚30nm)が除去される。
[FIG. 57]
The residual film (residual film thickness of 30 nm in this embodiment) is removed by plasma-based anisotropic etching using a source gas in which oxygen is added to a fluorine-containing gas (for example, CF 4 ).
[図58]
モールド10のパターンが転写された光硬化性樹脂2をエッチングマスクに用いて、レジスト膜71をエッチングすることにより、レジスト膜71に光硬化性樹脂2のパターンが転写される。レジスト膜71のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 58]
The resist
[図59]
光硬化性樹脂2のパターンが転写されたレジスト膜(レジストパターン)71をエッチングマスクに用いて、第2の薄膜52をエッチングすることにより、第2の薄膜52にレジストパターン71が転写される。このとき、光硬化性樹脂2が残っている場合には、光硬化性樹脂2もエッチングマスクとして使用される。第2の薄膜52(ここではSOG膜)のエッチングは、例えば、CF4 またはCHF3 ベースのプラズマ系の異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 59]
The resist
[図60]
レジストパターン71が転写された第2の薄膜(第2のマスク)52をエッチングマスクに用いて、第1の薄膜51をエッチングすることにより、第1の薄膜51に第2のマスク52のパターンが転写される。このとき、レジストパターン71が残っている場合には、レジストパターン71もエッチングマスクとして使用される。第1の薄膜51(ここでは塗布型カーボン膜)のエッチングは、例えば、酸素プラズマ系の異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 60]
By using the second thin film (second mask) 52 to which the resist
[図61]
第2のマスク52が転写された第1の薄膜(第3のマスク)51をエッチングマスクに用いて、シリコン酸化膜1bをエッチングすることにより、シリコン酸化膜1bに第3のマスク51のパターンが転写される。このとき、第2のマスク52が残っている場合には、第2のマスク52もエッチングマスクとして使用される。シリコン酸化膜1bのエッチングは、例えば、フッ素系ガスを用いた異方性エッチングにより行われる。
[FIG. 61]
By etching the
[図62]
塗布型カーボン膜からなる第3のマスク52は、酸素プラズマを用いたアッシングにより除去される。
[FIG. 62]
The
本実施形態でも第5の実施形態と同様に、多層マスクプロセスを適用したことで、光硬化性樹脂2に転写される凹部(パターン)のアスペクト比を低く抑えることができるので、図56の離型時における剥がれ欠陥の発生を防ぐことができる。また、上記多層マスクプロセスにより、被加工基板1が平坦化されるので、被加工基板1上に寸法精度の高いパターンを形成することも可能となる。
Also in this embodiment, as in the fifth embodiment, by applying the multilayer mask process, the aspect ratio of the recesses (patterns) transferred to the
なお、図54の工程で、光硬化性樹脂2の代わりに、第6の実施形態と同様に光硬化性樹脂2’を用い、図63に示すように、光硬化性樹脂2’からなるパターンを形成し、第6の実施形態と同様の方法により、デバイスパターンを形成しても構わない。
In the step of FIG. 54, instead of the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。 In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…被加工基板、1a…シリコン基板、1b…シリコン酸化膜、2,2’…光硬化性樹脂、21 …光硬化性樹脂(第1の転写パターン)、22 …光硬化性樹脂(第2の転写パターン)、2s…転写領域間の光硬化性樹脂、2r…第1の溝に対応したパターン、4…隙間、5,5a,5b…光、7…凸部、8…アライメントマーク、10…ナノインプリント用モールド、11…透明基板、12…半透明膜、13…レジスト膜、14…欠陥、20…遮光体、21…ステージ、22…レジスト膜、23…凹凸、31…第1の凸部、32…第2の凸部、32a〜32e…凸部、41…第1の溝、42…第2の溝、43a〜43c…溝、51…第1の薄膜、52…第2の薄膜、61…有機膜、71…レジスト膜。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半透明膜上にレジスト膜を形成する工程と、
リソグラフィプロセスにより、前記レジスト膜からなり、形成するべきパターンと等倍のパターンを含むレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記半透明膜および前記半透明基板をエッチングすることにより、前記透明基板の表面に前記形成するべきパターンに対応した凸部を形成する工程と
を含むことを特徴とするナノインプリント用モールドの作成方法。 Forming a translucent film on a transparent substrate;
Forming a resist film on the translucent film;
A step of forming a resist pattern that includes the resist film and includes a pattern that is the same size as the pattern to be formed by a lithography process;
Forming a projection corresponding to the pattern to be formed on the surface of the transparent substrate by etching the semitransparent film and the semitransparent substrate using the resist pattern as a mask. A method for creating a mold for nanoimprinting.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のナノインプリント用モールドを前記光硬化性樹脂に押し付ける工程と、
前記ナノインプリント用モールドを介して前記光硬化性樹脂に光を照射する工程と、
前記光硬化性樹脂から前記ナノインプリント用モールドを離す工程と、
前記被加工基板および前記光硬化性樹脂をリンスする工程と、
前記光硬化性樹脂をマスクにして、前記被加工基板をエッチングする工程と
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 Applying a photocurable resin on the substrate to be processed;
Pressing the nanoimprint mold according to any one of claims 1 to 3 against the photocurable resin;
Irradiating the photocurable resin with light through the nanoimprint mold; and
Separating the nanoimprint mold from the photocurable resin;
Rinsing the substrate to be processed and the photocurable resin; and
And a step of etching the substrate to be processed by using the photo-curable resin as a mask.
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