JP2008286828A - Pattern forming method - Google Patents

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JP2008286828A JP2007128981A JP2007128981A JP2008286828A JP 2008286828 A JP2008286828 A JP 2008286828A JP 2007128981 A JP2007128981 A JP 2007128981A JP 2007128981 A JP2007128981 A JP 2007128981A JP 2008286828 A JP2008286828 A JP 2008286828A
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Munehisa Soma
宗尚 相馬
Manabu Suzuki
学 鈴木
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method by which formation of a pattern with a thinner pattern width and a three-dimensional feature can be facilitated. <P>SOLUTION: The pattern forming method is characterized in that a resist pattern is intentionally collapsed by a developing process. By appropriately selecting the interval and thickness of a resist pattern, a fine pattern having a three-dimensional height or a fine pattern having a pattern width equal to or smaller than the resolution of exposure light can be formed in a single lithographic process. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レジストを用いて微細なパターンを形成するパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a pattern forming method for forming a fine pattern using a resist.

微細なパターンの形成方法として、リソグラフィ法が知られている。リソグラフィ法とは、感光性の物質(レジスト)を塗布した物質の表面を、パターン状に露光し、現像処理を行うことで、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを生成する技術である。   A lithography method is known as a method for forming a fine pattern. The lithography method is a technology that generates a pattern consisting of an exposed part and an unexposed part by exposing the surface of a substance coated with a photosensitive substance (resist) in a pattern and developing it. It is.

上述したようなリソグラフィ法は、微細なパターンの形成が求められる分野に広範に用いられており、例えば、インプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス(ハードディスクやDVDなど)、医療検査用チップ(DNA分析用途など)、ディスプレイパネル、などの製造工程において利用されている。   Lithographic methods as described above are widely used in fields that require the formation of fine patterns. For example, imprint molds, photomasks, semiconductor devices, optical elements, wiring circuits, recording devices (hard disks, DVDs, etc.) ), Medical test chips (DNA analysis applications, etc.), display panels, and the like.

リソグラフィ法において、レジストとして、露光により硬化するネガレジスト/露光により疎化するポジレジスト、を用いる方法が知られている。
また、より微細なパターンを解像させるための高感度型レジストとして、化学増幅型レジストを用いることが提案されている(特許文献1参照)。
In the lithography method, as a resist, a method using a negative resist that is cured by exposure / a positive resist that is sparse by exposure is known.
Further, it has been proposed to use a chemically amplified resist as a highly sensitive resist for resolving a finer pattern (see Patent Document 1).

リソグラフィ法において、露光光として、例えば、g線(波長 436nm)、i線(波長 365nm)、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、EUV光、X線、電子線、などを用いることが知られている。
また、用いる露光光により、解像出来るパターン幅に限界があることが知られている。
In the lithography method, as exposure light, for example, g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), EUV light, X-ray, electron beam, etc. It is known to use.
It is also known that there is a limit to the pattern width that can be resolved depending on the exposure light used.

リソグラフィ法では、形成可能なパターン幅を微細化することが望まれている。   In the lithography method, it is desired to reduce the pattern width that can be formed.

例えば、レジストに複数回の露光を行うこと(二重露光法)により、露光光の波長以下のパターン幅を解像させる方法が提案されている(特許文献2参照)。   For example, a method of resolving a pattern width equal to or smaller than the wavelength of exposure light by performing exposure on the resist a plurality of times (double exposure method) has been proposed (see Patent Document 2).

また、リソグラフィ法を用いて、3次元的な高さが異なる微細パターン(例えば、段差形状)を形成することが望まれている。   In addition, it is desired to form fine patterns (for example, step shapes) having different three-dimensional heights using a lithography method.

例えば、半導体分野において、特定の微細な3次元構造パターンを形成したデュアルダマシン構造が提案されており、段差形状を有するパターンを形成する必要がある(特許文献3参照)。   For example, in the semiconductor field, a dual damascene structure in which a specific fine three-dimensional structure pattern is formed is proposed, and it is necessary to form a pattern having a step shape (see Patent Document 3).

例えば、デュアルダマシン構造の形成に対して、3段構造のモールドを使ったナノインプリント技術を用いることによって、必要な工程数を1/3近くに削減できるという報告があることから、多段構造のインプリントモールドに対する要望がある(非特許文献1参照)。   For example, there is a report that the number of required steps can be reduced to nearly 1/3 by using nanoimprint technology using a three-stage mold for forming a dual damascene structure. There is a demand for a mold (see Non-Patent Document 1).

一方、リソグラフィ法では、露光後の現像処理において、描画したレジストパターンが倒壊することが知られている。このとき、レジストパターンの倒壊は、パターンが高アスペクト比であるほど起こりやすいことが知られている。
レジストパターンの倒壊は所望するパターン形状の破壊と同義であるため、レジストパターンの倒壊を問題として捉え、レジストパターンの倒壊を抑制する方法が提案されている。
On the other hand, in the lithography method, it is known that the drawn resist pattern collapses in the development processing after exposure. At this time, it is known that the resist pattern collapses more easily as the pattern has a higher aspect ratio.
Since the collapse of the resist pattern is synonymous with the destruction of the desired pattern shape, a method has been proposed in which the collapse of the resist pattern is regarded as a problem and the collapse of the resist pattern is suppressed.

例えば、レジスト表層に架橋部を形成することにより、レジストパターンの倒壊を抑制する方法が提案されている(特許文献4参照)。
特開平6−27673号公報 特開2006−121119号公報 特開2003−303824号公報 特開2004−085792号公報 “Design andfabrication of highly complex topographic nano-imprint template for dualdamascene full 3-D imprinting”, Proc. of SPIE., vol.5992, pp.786-794 (2005)
For example, a method for suppressing collapse of a resist pattern by forming a cross-linked portion on the resist surface layer has been proposed (see Patent Document 4).
JP-A-6-27673 JP 2006-121119 A JP 2003-303824 A JP 2004-085792 A “Design and fabric of of highly complex topographic nano-imprint template for dualdamascene full 3-D imprinting”, Proc. Of SPIE., Vol.5992, pp.786-794 (2005)

リソグラフィ法では、形成可能なパターン幅を微細化することが望まれている。
しかしながら、使用する露光光の波長、レジストの解像性などにより、解像限界があり、解像限界以下のパターン幅を持った微細パターンを形成することは困難である。
In the lithography method, it is desired to reduce the pattern width that can be formed.
However, there is a resolution limit depending on the wavelength of exposure light used, the resolution of the resist, and the like, and it is difficult to form a fine pattern having a pattern width equal to or less than the resolution limit.

また、リソグラフィ法では、3次元的な高さが異なる微細パターンを形成することが望まれている。   In the lithography method, it is desired to form fine patterns having different three-dimensional heights.

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、パターン幅の微細化、パターンの3次元化が可能なパターン形成方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of reducing the pattern width and making the pattern three-dimensional.

本発明者らは、鋭意検討し、従来、回避すべき問題として捉えられていたレジストパターンが倒壊する現象を積極的に活用することにより、パターン幅の微細化、パターンの3次元化を行うことを見出した。   The inventors of the present invention diligently studied to reduce the pattern width and make the pattern three-dimensional by actively utilizing the phenomenon that the resist pattern, which has been conventionally regarded as a problem to be avoided, collapses. I found.

請求項1に記載の本発明は、レジストを用いて微細なパターンを形成するパターン形成方法において、基材にレジストを塗布する工程と、前記レジストを露光し、レジストパターンを描画する工程と、前記レジストパターンを現像処理する工程と、を含み、前記現像処理を行う工程は、現像処理により意図的にレジストパターンを倒壊させる工程であることを特徴とするパターン形成方法である。   The present invention according to claim 1 is a pattern forming method for forming a fine pattern using a resist, a step of applying a resist to a substrate, a step of exposing the resist and drawing a resist pattern, And a step of developing the resist pattern, wherein the step of performing the developing process is a step of intentionally collapsing the resist pattern by the developing process.

請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のパターン形成方法であって、レジストは、ネガレジストを用いることを特徴とするパターン形成方法である。   A second aspect of the present invention is the pattern forming method according to the first aspect, wherein the resist is a negative resist.

請求項3に記載の本発明は、請求項1または2のいずれかに記載のパターン形成方法であって、倒壊させるレジストパターンのアスペクト比は3以上であることを特徴とするパターン形成方法である。   A third aspect of the present invention is the pattern forming method according to the first or second aspect, wherein the aspect ratio of the resist pattern to be collapsed is 3 or more. .

請求項4に記載の本発明は、請求項1から3のいずれかに記載のパターン形成方法であって、レジストをパターン状に露光する工程は、倒壊させるレジストパターンの線幅を倒壊させないレジストパターンの線幅と比べて細くするように露光する工程であることを特徴とするパターン形成方法である。   A fourth aspect of the present invention is the pattern forming method according to any one of the first to third aspects, wherein the step of exposing the resist in a pattern form does not collapse the line width of the resist pattern to be collapsed. The pattern forming method is characterized in that the exposure step is performed so that the line width is narrower than the line width.

請求項5に記載の本発明は、請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法であって、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さより大きいことを特徴とするパターン形成方法である。   A fifth aspect of the present invention is the pattern forming method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the interval between the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed is greater than the height of the resist pattern. And a pattern forming method.

請求項6に記載の本発明は、請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法であって、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さと同等であることを特徴とするパターン形成方法である。   A sixth aspect of the present invention is the pattern forming method according to any one of the first to fourth aspects, wherein an interval between the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed is equal to the height of the resist pattern. A pattern forming method characterized by the above.

請求項7に記載の本発明は、請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法であって、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さより小さいことを特徴とするパターン形成方法である。   A seventh aspect of the present invention is the pattern forming method according to any one of the first to fourth aspects, wherein an interval between the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed is smaller than the height of the resist pattern. And a pattern forming method.

請求項8に記載の本発明は、請求項1から7のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて、レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより製造されたインプリントモールドである。   The present invention according to claim 8 is an imprint manufactured by forming a resist pattern using the pattern forming method according to any one of claims 1 to 7 and performing etching using the resist pattern as a mask. It is a mold.

請求項9に記載の本発明は、請求項1から7のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて、レジストパターンを形成し、該レジストパターンに対して転写加工成形を行うことにより製造されたインプリントモールドである。   The present invention according to claim 9 is manufactured by forming a resist pattern using the pattern forming method according to any one of claims 1 to 7 and performing transfer processing molding on the resist pattern. It is an imprint mold.

本発明のパターン形成方法は、現像処理により意図的にレジストパターンを倒壊させることを特徴とする。
本発明の構成によれば、意図的にレジストパターンを倒壊させることにより、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの間で、基材垂直方向のレジストパターンの高さを異ならせることが出来る。
また、意図的にレジストパターンを倒壊させることにより、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの間隔を露光光の解像限界以下にすることも出来る。
このため、レジストパターンの間隔と、レジストパターンの高さを適宜選択することにより、単一のリソグラフィ工程で、3次元的な高さが異なる微細パターンや、露光光の解像限界以下のパターン幅を持った微細パターンを形成することが出来る。
The pattern forming method of the present invention is characterized in that the resist pattern is intentionally collapsed by a development process.
According to the configuration of the present invention, by deliberately collapsing the resist pattern, the height of the resist pattern in the direction perpendicular to the substrate can be made different between the collapsed resist pattern and the resist pattern that is not collapsed. .
In addition, by intentionally collapsing the resist pattern, the distance between the collapsed resist pattern and the resist pattern that is not collapsed can be made equal to or less than the resolution limit of exposure light.
For this reason, by appropriately selecting the resist pattern interval and the resist pattern height, it is possible to form a fine pattern with a three-dimensional height that is different in a single lithography process or a pattern width less than the resolution limit of exposure light. It is possible to form a fine pattern having

本発明のパターン形成方法は、
基材にレジストを塗布する工程と、
前記レジストを露光し、レジストパターンを描画する工程と、
前記レジストパターンを現像処理する工程と、を含み、
前記現像処理を行う工程は、現像処理により意図的にレジストパターンを倒壊させる工程である。
The pattern forming method of the present invention comprises:
Applying a resist to the substrate;
Exposing the resist and drawing a resist pattern;
Developing the resist pattern, and
The step of performing the development processing is a step of intentionally collapsing the resist pattern by the development processing.

以下、現像処理工程において、レジストパターンが倒壊する現象について、具体的に一例を挙げながら、図1〜4を用いて説明を行う。   Hereinafter, the phenomenon in which the resist pattern collapses in the development processing step will be described with reference to FIGS.

以下、図1に一般的なレジストを用いたパターン形成方法を示す。
まず、基材11上にレジスト層12を形成する(図1(a))。
次に、レジスト層12を露光光にてパターンを描画し、現像処理を実施し、基材11上の所定位置にレジストパターン13を形成する(図1(b))。
FIG. 1 shows a pattern forming method using a general resist.
First, the resist layer 12 is formed on the base material 11 (FIG. 1A).
Next, a pattern is drawn on the resist layer 12 with exposure light, development processing is performed, and a resist pattern 13 is formed at a predetermined position on the substrate 11 (FIG. 1B).

レジストパターンを形成した後、用途によっては、パターニングされたレジストをマスクとして基材11にエッチングを行い(図1(c))、レジストを剥離して凹凸パターン14を形成しても良い(図1(d))。   After forming the resist pattern, depending on the application, the substrate 11 may be etched using the patterned resist as a mask (FIG. 1C), and the resist may be peeled off to form the concavo-convex pattern 14 (FIG. 1). (D)).

図2、図3は、レジストを用いたパターン形成方法において、レジストパターン間に存在するリンス液の凝集力によりレジストパターンが倒壊することを示す断面図である。
高アスペクト比のパターン形成を行った場合、現像処理工程終了後にリンス液を乾燥する際に、レジストパターン間に存在するリンス液の毛管力による凝集力によって、レジストパターン(特に密集パターン)が倒壊する現象がおこる(図2(c))。
リンス液を乾燥する際、レジストパターンには、レジストパターン24間に存在するリンス液26の表面張力が作用する。レジストパターン24間に挟まれた液体26に発生する凝集力(圧力)pは、液体26の表面張力をσとすると、p=σ/Rで表される。ここで、Rは液面の曲率半径である。パターンを微細化するとレジストパターン24間のスペースdが狭くなり、それに伴って液面の曲率半径Rも小さくなるため、凝集力pが大きくなる(図3)。
よって、凝集力pによりレジストパターン24に加わる剥離力Fはアスペクト比に比例するため、レジストパターンのアスペクト比が高い場合、剥離力Fがレジストパターン24と基板21との接着力を超えてしまいレジストパターンが倒壊する。
特に、アスペクト比が3以上の場合、レジストパターンが倒壊する現象は顕著である。
2 and 3 are cross-sectional views showing that the resist pattern collapses due to the cohesive force of the rinsing liquid existing between the resist patterns in the pattern forming method using the resist.
When pattern formation with a high aspect ratio is performed, the resist pattern (especially a dense pattern) collapses due to the cohesive force of the rinse liquid existing between the resist patterns when the rinse liquid is dried after completion of the development process. A phenomenon occurs (FIG. 2C).
When the rinsing liquid is dried, the surface tension of the rinsing liquid 26 existing between the resist patterns 24 acts on the resist pattern. The cohesive force (pressure) p generated in the liquid 26 sandwiched between the resist patterns 24 is expressed by p = σ / R, where σ is the surface tension of the liquid 26. Here, R is the radius of curvature of the liquid surface. When the pattern is miniaturized, the space d between the resist patterns 24 is narrowed, and the curvature radius R of the liquid surface is accordingly reduced, so that the cohesive force p is increased (FIG. 3).
Therefore, the peeling force F applied to the resist pattern 24 by the cohesive force p is proportional to the aspect ratio. Therefore, when the aspect ratio of the resist pattern is high, the peeling force F exceeds the adhesive force between the resist pattern 24 and the substrate 21. The pattern collapses.
In particular, when the aspect ratio is 3 or more, the phenomenon that the resist pattern collapses is remarkable.

図4は、レジストパターン倒壊の現象を説明するための断面図である。
図4(a)は、露光後の様子である。図中の記号は、T:パターン幅、t:倒壊させるパターン幅(T>t)、d:パターン間隔、H:パターン高さを表す。露光後、ベークを行い、所定の現像液を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行う。これにより、図4(b)に示すように、基材21上に倒壊させたレジストパターンが形成される。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the phenomenon of resist pattern collapse.
FIG. 4A shows a state after exposure. Symbols in the figure represent T: pattern width, t: pattern width to be collapsed (T> t), d: pattern interval, and H: pattern height. After the exposure, baking is performed, and development processing using a predetermined developer, rinsing, and drying of the rinse solution are performed. Thereby, as shown in FIG.4 (b), the resist pattern collapsed on the base material 21 is formed.

図4(b)に示すように、ライン間のスペースLは、L=d−Hで表せる。このとき、ライン間のスペースLは、パターン設計時におけるパターン間隔dおよびレジストコート時の膜厚Hによって決まるため、d≒H(d>H)である場合、微細なライン間のスペースLを作製することが出来る。   As shown in FIG. 4B, the space L between the lines can be expressed by L = d−H. At this time, the space L between the lines is determined by the pattern interval d at the time of pattern design and the film thickness H at the time of resist coating. Therefore, when d≈H (d> H), a fine space L between the lines is produced. I can do it.

また、図4(b)に示すように、高さの異なる多段パターンが形成することが出来る。このとき、1段目(倒壊させたレジストパターン)と2段目(倒壊させないレジストパターン)の差は、H−tで表せる。多段パターンの段差は、パターン設計時におけるパターン幅t、レジストコート時の膜厚H、によって決まるため、任意の段差を持つレジストパターンを設計し、形成することが出来る。   Further, as shown in FIG. 4B, multi-stage patterns having different heights can be formed. At this time, the difference between the first stage (the collapsed resist pattern) and the second stage (the resist pattern that is not collapsed) can be expressed as H−t. Since the step of the multi-step pattern is determined by the pattern width t at the time of pattern design and the film thickness H at the time of resist coating, a resist pattern having an arbitrary step can be designed and formed.

以下、本発明のパターン形成方法について説明を行う。   Hereinafter, the pattern forming method of the present invention will be described.

<レジストを塗布する工程>
まず、パターン形成を行いたい基材上にレジストを塗布する。
<Step of applying resist>
First, a resist is applied on a substrate on which pattern formation is desired.

基材は、用途に応じて適宜選択すればよく、限定されるものではない。例えば、金属、樹脂、ガラスなどであっても良い。
また、基材として、シリコン基板、石英基板、SOI基板、などを用いた場合、フォトマスク、半導体、などの用途に好適に用いることが出来る。
また、光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクなどの製造工程に本発明のパターン形成方法を用いる場合、基板は使用する露光光を透過することが求められる。このため、光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクとして用いる場合、一般的な露光光に対して透過性を有する石英基板を好適に用いることが出来る。
The substrate may be appropriately selected depending on the application, and is not limited. For example, metal, resin, glass or the like may be used.
Further, when a silicon substrate, a quartz substrate, an SOI substrate, or the like is used as a base material, it can be suitably used for applications such as a photomask and a semiconductor.
Moreover, when using the pattern formation method of this invention for the manufacturing process of the imprint mold used for the optical imprint method, a photomask, etc., it is calculated | required that a board | substrate transmits the used exposure light. For this reason, when using as an imprint mold used for the photoimprint method or a photomask, a quartz substrate having transparency to general exposure light can be suitably used.

レジストは、後述する露光工程で用いる露光光に応じて、適宜選択して良い。また、露光により硬化するネガレジスト/露光により疎化するポジレジスト、のいずれも用いて良い。また、化学増幅型レジストを用いても良い。   The resist may be appropriately selected according to the exposure light used in the exposure process described later. Further, either a negative resist that is cured by exposure or a positive resist that is sparse by exposure may be used. Further, a chemically amplified resist may be used.

このとき、本発明のパターン形成方法において、レジストは、ネガレジストを用いることが好ましい。ネガレジストを用いた場合、露光後、ネガレジストと下地基材との間にアンダーカットが入りやすいため、好適にパターンを倒壊させることが出来る。
特に、化学増幅型のネガレジストを用いた場合、下地基材界面で酸失活が起こるため、更にアンダーカットが入りやすく、好適にパターンを倒壊させることが出来る。
At this time, in the pattern forming method of the present invention, it is preferable to use a negative resist as the resist. When a negative resist is used, after exposure, an undercut is likely to occur between the negative resist and the base substrate, so that the pattern can be suitably collapsed.
In particular, when a chemically amplified negative resist is used, acid deactivation occurs at the base substrate interface, so that an undercut is more likely to occur, and the pattern can be suitably collapsed.

レジストの塗布方法としては、塗布するレジストの厚みに応じて、適宜公知の薄膜形成方法を用いればよい。例えば、スピンコート法、ダイコート法、吹きつけ法などを用いて塗布形成しても良い。   As a resist coating method, a known thin film forming method may be used as appropriate according to the thickness of the resist to be coated. For example, the film may be formed by spin coating, die coating, spraying, or the like.

<露光工程>
次に、基材上のレジストを露光し、レジストパターンを描画する。
<Exposure process>
Next, the resist on the substrate is exposed to draw a resist pattern.

露光光は、所望するパターンに応じて、適宜選択してよい。例えば、g線、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EUV光、X線、粒子線(電子線など)などを用いても良い。また、選択した露光光に応じて、適宜公知の方法を用いてレジストパターンを描画すればよい。   The exposure light may be appropriately selected according to a desired pattern. For example, g-line, i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV light, X-ray, particle beam (electron beam, etc.) may be used. Further, a resist pattern may be drawn as appropriate using a known method according to the selected exposure light.

このとき、本発明のパターン形成方法において、倒壊させるレジストパターンのアスペクト比は3以上であることが好ましい。レジストパターンのアスペクト比が高いほど、倒壊しやすいことが知られており、高アスペクト比とすることで好適にレジストパターンを倒壊させることが出来る。   At this time, in the pattern forming method of the present invention, the resist pattern to be collapsed preferably has an aspect ratio of 3 or more. It is known that the higher the aspect ratio of the resist pattern is, the easier it is to collapse, and the resist pattern can be suitably collapsed by setting it to a high aspect ratio.

また、本発明のパターン形成方法において、倒壊させるレジストパターンの線幅を倒壊させないレジストパターンの線幅と比べて細くするように露光することが好ましい。
線幅を細くするほど、レジストパターンと下地基材との密着力は弱まるため、現像処理のとき、倒壊させるレジストパターンのみを倒壊させることが出来る。このため、レジストパターンの線幅を制御することにより、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの制御を行うことが出来る。
Moreover, in the pattern formation method of this invention, it is preferable to expose so that the line width of the resist pattern to collapse may be made thin compared with the line width of the resist pattern not to collapse.
The narrower the line width, the weaker the adhesion between the resist pattern and the base substrate, so that only the resist pattern to be collapsed can be collapsed during the development process. Therefore, by controlling the line width of the resist pattern, it is possible to control the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed.

また、本発明のパターン形成方法において、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さより小さい、または、同等であることが好ましい。
倒壊させたレジストパターンの基材垂直方向の高さは、倒壊させないレジストパターンの高さと異なるようになるため、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンからなる3次元的な高さが異なる微細パターンを形成すること出来る(図2(c)、図6(c))。
In the pattern forming method of the present invention, it is preferable that the distance between the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed is smaller than or equal to the height of the resist pattern.
Since the height of the resist pattern collapsed in the vertical direction of the base material is different from the height of the resist pattern that is not collapsed, the fine pattern that has a three-dimensional height that is different from the collapsed resist pattern and the resist pattern that is not collapsed. Can be formed (FIGS. 2C and 6C).

また、本発明のパターン形成方法において、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さより大きいことが好ましい。
倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔をレジストパターンの高さより大きくした場合、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの間隔は、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔から倒壊させるレジストパターンの高さを引いた長さとなる。このため、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの間隔を、用いた露光光の解像限界以下にすることも出来る(図5(c))。
Moreover, in the pattern formation method of this invention, it is preferable that the space | interval of the resist pattern which does not collapse and the resist pattern which does not collapse is larger than the height of a resist pattern.
If the distance between the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed is larger than the height of the resist pattern, the distance between the resist pattern that has collapsed and the resist pattern that is not to collapse is collapsed from the distance between the resist pattern to be collapsed and the resist pattern that is not to be collapsed. The length is obtained by subtracting the height of the resist pattern. For this reason, the interval between the collapsed resist pattern and the resist pattern that is not collapsed can be made equal to or less than the resolution limit of the used exposure light (FIG. 5C).

<現像処理する工程>
次に、描画したレジストパターンを現像処理し、意図的にレジストパターンを倒壊させる。
<Developing process>
Next, the drawn resist pattern is developed to intentionally collapse the resist pattern.

現像処理としては、選択したレジストに応じた現像液を用いれば良い。
なお、本明細書において、「現像処理」とは、現像液に浸漬する工程およびレジストをリンスする工程、の両者を含むものとして定義する。リンス工程では、現像液/不純物などを洗浄することが出来ればよく、例えば、純水、超臨界流体などを用いて洗浄しても良い。
As the development process, a developer corresponding to the selected resist may be used.
In this specification, “development processing” is defined as including both a step of immersing in a developer and a step of rinsing a resist. In the rinsing step, it is sufficient if the developer / impurities can be washed, and for example, pure water, supercritical fluid, or the like may be used.

このとき、現像液/リンス液に界面活性剤を混合しても良い。界面活性剤を混合した場合、現像液/リンス液の表面張力が弱まり、レジストパターンの倒壊を抑制するように働く。このため、界面活性剤を用いることにより、現像液/リンス液の表面張力を適宜調整することが出来、倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの制御を行うことが出来る。   At this time, a surfactant may be mixed in the developer / rinse solution. When a surfactant is mixed, the surface tension of the developer / rinse solution is weakened, and the resist pattern is prevented from collapsing. Therefore, by using a surfactant, the surface tension of the developer / rinse solution can be adjusted as appropriate, and the resist pattern to be collapsed and the resist pattern not to be collapsed can be controlled.

本発明のパターン形成方法は、現像処理により意図的にレジストパターンを倒壊させることを特徴とする。意図的にレジストパターンを倒壊させることにより、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの間で、基材垂直方向のレジストパターンの高さを異ならせることが出来る。
また、意図的にレジストパターンを倒壊させることにより、倒壊させたレジストパターンと倒壊させないレジストパターンとの間隔を露光光の解像限界以下にすることも出来る。このため、レジストパターンの間隔と、レジストパターンの高さを適宜選択することにより、単一のリソグラフィ工程で、3次元的な高さが異なる微細パターンや、露光光の解像限界以下のパターン幅を持った微細パターンを形成することが出来る。
The pattern forming method of the present invention is characterized in that the resist pattern is intentionally collapsed by a development process. By intentionally collapsing the resist pattern, the resist pattern height in the vertical direction of the substrate can be made different between the collapsed resist pattern and the resist pattern that is not collapsed.
In addition, by intentionally collapsing the resist pattern, the distance between the collapsed resist pattern and the resist pattern that is not collapsed can be made equal to or less than the resolution limit of exposure light. For this reason, by appropriately selecting the resist pattern interval and the resist pattern height, it is possible to form a fine pattern with a three-dimensional height that is different in a single lithography process or a pattern width less than the resolution limit of exposure light. It is possible to form a fine pattern having

以上より、本発明のパターン形成方法を実施することが出来る。   From the above, the pattern forming method of the present invention can be carried out.

本発明のパターン形成方法を用いてレジストパターンを形成した後、用途に応じて、該レジストパターンを活用することが出来る。
以下、一例として、インプリントモールドの製造に、本発明のパターン形成方法を用いた場合の実施の形態を示す。
After forming a resist pattern using the pattern forming method of the present invention, the resist pattern can be utilized depending on the application.
Hereinafter, as an example, an embodiment in which the pattern forming method of the present invention is used for manufacturing an imprint mold will be described.

<第一の実施の形態>
本発明のパターン形成方法を用いてレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、下地基材に凹凸パターンを形成する。
このとき、エッチングの条件を適宜調整することにより、レジストパターンと下地基材の加工速度を調整することが出来、形成したレジストパターンに応じた3次元的な高さが異なる凹凸パターンが形成されたインプリントモールドを製造することが出来る。
<First embodiment>
After forming a resist pattern using the pattern forming method of the present invention, etching is performed using the resist pattern as a mask to form an uneven pattern on the base substrate.
At this time, by appropriately adjusting the etching conditions, it is possible to adjust the processing speed of the resist pattern and the base substrate, and the uneven pattern having different three-dimensional heights according to the formed resist pattern was formed. An imprint mold can be manufactured.

<第二の実施の形態>
本発明のパターン形成方法を用いてレジストパターンを形成した後、該レジストパターンに対して転写加工成形を行うことにより、形成したレジストパターンに対応する3次元的な高さが異なる凹凸パターンが形成されたインプリントモールドを製造することが出来る。
<Second Embodiment>
After forming a resist pattern using the pattern forming method of the present invention, a concavo-convex pattern having different three-dimensional heights corresponding to the formed resist pattern is formed by performing transfer processing molding on the resist pattern. An imprint mold can be manufactured.

転写加工成形を行うことで、形成したレジストパターンに応じた3次元的な高さが異なる凹凸パターンを備え、かつ一体成形された機械的強度の高いインプリントモールドを製造することが出来る。このとき、転写加工成形としては、公知の転写加工成形法を適宜選択して用いて良い。
例えば、電鋳法などにより、レジストパターン上に金属メッキを行い、下地基材およびレジストパターンを剥離することにより、金属からなるインプリントモールドを製造しても良い。また、レジストパターン上に樹脂を積層し、下地基材およびレジストパターンを剥離することにより、樹脂からなるインプリントモールドを製造しても良い。
By performing transfer processing molding, it is possible to manufacture an imprint mold having a three-dimensional height different according to the formed resist pattern and integrally molded and having high mechanical strength. At this time, as transfer processing molding, a known transfer processing molding method may be appropriately selected and used.
For example, an imprint mold made of metal may be manufactured by performing metal plating on the resist pattern by an electroforming method or the like and peeling the base substrate and the resist pattern. Moreover, you may manufacture the imprint mold which consists of resin by laminating | stacking resin on a resist pattern and peeling a base material and a resist pattern.

以下、本発明のパターン形成方法の実施の一例、並びに、本発明のパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造の一例を示す。当然のことながら、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, an example of the implementation of the pattern forming method of the present invention and an example of manufacturing an imprint mold using the pattern forming method of the present invention will be shown. Of course, the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1>
図5はレジスト倒壊の現象を制御して、微細なライン間のスペースLのレジストパターン形成方法を説明するための断面図である。
<Example 1>
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a resist pattern forming method of a space L between fine lines by controlling the phenomenon of resist collapse.

まず、図5(a)に示すように、Siウエハ31上にネガ型レジスト200nm厚をコートした。   First, as shown in FIG. 5A, a negative resist having a thickness of 200 nm was coated on the Si wafer 31.

次に、図5(b)に示すように、電子線描画装置にて、レジスト32に対して電子線33をドーズ10μC/cmで照射し、レジスト32内に露光部32A(T=200nm、t=60nm、d=220nm)を形成した。 Next, as shown in FIG. 5B, the electron beam 33 is irradiated to the resist 32 with an electron beam 33 at a dose of 10 μC / cm 2 using an electron beam drawing apparatus, and an exposed portion 32A (T = 200 nm, t = 60 nm, d = 220 nm).

次に、現像液を用いた現像処理2分、リンス2分、およびリンス液の乾燥を行った。ここで、リンス液には純水を用いた。   Next, the developing process using the developer was performed for 2 minutes, the rinse was performed for 2 minutes, and the rinse solution was dried. Here, pure water was used as the rinse liquid.

以上より、図5(c)に示すように、Siウエハ31上にレジストパターン34が形成される。微細なライン間のスペースパターンLを得ることができた。
また、パターン高さ200nmおよびパターン高さ60nmの、高さが異なる多段形状を得ることができた。
As described above, a resist pattern 34 is formed on the Si wafer 31 as shown in FIG. A space pattern L between fine lines could be obtained.
In addition, a multistage shape having a pattern height of 200 nm and a pattern height of 60 nm with different heights could be obtained.

<実施例2>
図6はレジスト倒壊の現象を制御して、多段レジストパターン形成方法を説明するための断面図である。
<Example 2>
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a multistage resist pattern by controlling the phenomenon of resist collapse.

実施例1と同様にレジストパターンを形成した。
ただし、Siウエハ上にコートしたレジスト膜厚を100nm、電子線による露光部の寸法を、T=100nm、t=50nm、d=100nmとした。
A resist pattern was formed in the same manner as in Example 1.
However, the film thickness of the resist coated on the Si wafer was set to 100 nm, and the dimension of the exposed portion by the electron beam was set to T = 100 nm, t = 50 nm, and d = 100 nm.

以上より、図6(c)に示すように、Siウエハ上に多段レジストパターンが形成された。   As described above, as shown in FIG. 6C, a multistage resist pattern was formed on the Si wafer.

<実施例3>
図7は、本発明のパターン形成方法を用いたナノインプリントモールド製造方法を説明するための断面図である。
<Example 3>
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a nanoimprint mold manufacturing method using the pattern forming method of the present invention.

実施例2で形成された多段レジストパターン(図7(a))をマスクとして、ICPドライエッチング装置を用いて、Siの異方性ドライエッチングを行い、深さ200nmのSiパターンを形成した(図7(b))。
このとき、Si異方性エッチングの条件は、C流量30sccm、O流量30sccm、Ar流量50sccm、圧力2Pa、ICPパワー500W、RIEパワー130Wとした。
Using the multi-stage resist pattern (FIG. 7A) formed in Example 2 as a mask, anisotropic dry etching of Si was performed using an ICP dry etching apparatus to form a Si pattern having a depth of 200 nm (FIG. 7). 7 (b)).
At this time, the conditions for Si anisotropic etching were C 4 F 8 flow rate 30 sccm, O 2 flow rate 30 sccm, Ar flow rate 50 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 500 W, and RIE power 130 W.

次に、Oプラズマアッシング(条件:O流量500sccm、圧力30Pa、RFパワー1000W)によって1段目のレジスト(倒壊させたレジストパターン)を剥離した(図7(c))。 Next, the first resist (collapsed resist pattern) was peeled off by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000 W) (FIG. 7C).

次に、再びSiの異方性ドライエッチングを行い、高さの異なるSi多段パターン35を形成した(図7(d))。   Next, anisotropic dry etching of Si was performed again to form Si multi-step patterns 35 having different heights (FIG. 7D).

以上より、高さの異なる多段パターンを備えたインプリントモールドを製造することが出来た。   From the above, an imprint mold having multi-stage patterns with different heights could be manufactured.

本発明のパターン形成方法は、微細なパターンを形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。例えば、インプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子、配線回路(デュアルダマシン構造の配線回路など)、記録デバイス(ハードディスクやDVDなど)、医療検査用チップ(DNA分析用途など)、ディスプレイ(拡散板、導光板など)、などの製造工程において好適に利用することが期待出来る。   The pattern forming method of the present invention is expected to be used in a wide range of fields where a fine pattern is required. For example, imprint molds, photomasks, semiconductor devices, optical elements, wiring circuits (such as dual damascene wiring circuits), recording devices (such as hard disks and DVDs), medical testing chips (such as DNA analysis applications), displays (diffusion) It can be expected to be suitably used in manufacturing processes such as a plate and a light guide plate.

一般的なレジストパターン形成方法を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows the general resist pattern formation method. レジストパターンが倒壊することを説明する図である。It is a figure explaining that a resist pattern collapses. レジストパターンが倒壊することを説明する図である。It is a figure explaining that a resist pattern collapses. 本発明のパターン形成方法の実施の一例を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows an example of implementation of the pattern formation method of this invention. 本発明のパターン形成方法の実施の一例を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows an example of implementation of the pattern formation method of this invention. 本発明のパターン形成方法の実施の一例を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows an example of implementation of the pattern formation method of this invention. 本発明のパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法の実施の一例を示す断面工程図である。It is sectional process drawing which shows an example of implementation of the manufacturing method of the imprint mold using the pattern formation method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…基材
12…レジスト
13…レジストパターン
14…凹凸パターン
21…基材
22…レジスト
22A…露光部
23…露光光
24…レジストパターン
25…倒壊させたレジストパターン
26…リンス液
31…Siウエハ
32…ネガ型レジスト
32A…露光部
33…露光光
34…倒壊させたレジストパターン
35…多段パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Base material 12 ... Resist 13 ... Resist pattern 14 ... Concavity and convexity pattern 21 ... Base material 22 ... Resist 22A ... Exposure part 23 ... Exposure light 24 ... Resist pattern 25 ... Collapsed resist pattern 26 ... Rinse solution 31 ... Si wafer 32 ... Negative resist 32A ... Exposure part 33 ... Exposure light 34 ... Collapsed resist pattern 35 ... Multi-stage pattern

Claims (9)

レジストを用いて微細なパターンを形成するパターン形成方法において、
基材にレジストを塗布する工程と、
前記レジストを露光し、レジストパターンを描画する工程と、
前記レジストパターンを現像処理する工程と、を含み、
前記現像処理を行う工程は、現像処理により意図的にレジストパターンを倒壊させる工程であること
を特徴とするパターン形成方法。
In a pattern forming method for forming a fine pattern using a resist,
Applying a resist to the substrate;
Exposing the resist and drawing a resist pattern;
Developing the resist pattern, and
The pattern forming method, wherein the developing process is a process of intentionally collapsing a resist pattern by the developing process.
請求項1に記載のパターン形成方法であって、
レジストは、ネガレジストを用いること
を特徴とするパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 1,
A pattern forming method, wherein a negative resist is used as the resist.
請求項1または2のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
倒壊させるレジストパターンのアスペクト比は3以上であること
を特徴とするパターン形成方法。
The pattern forming method according to claim 1, wherein:
A pattern forming method, wherein an aspect ratio of a resist pattern to be collapsed is 3 or more.
請求項1から3のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
レジストをパターン状に露光する工程は、倒壊させるレジストパターンの線幅を倒壊させないレジストパターンの線幅と比べて細くするように露光する工程であること
を特徴とするパターン形成方法。
A pattern forming method according to any one of claims 1 to 3,
The pattern forming method characterized in that the step of exposing the resist in a pattern is a step of exposing the resist pattern so that the line width of the resist pattern to be collapsed is smaller than the line width of the resist pattern not to be collapsed.
請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さより大きいこと
を特徴とするパターン形成方法。
A pattern forming method according to any one of claims 1 to 4,
A pattern forming method, wherein a distance between a resist pattern to be collapsed and a resist pattern not to be collapsed is larger than a height of the resist pattern.
請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さと同等であること
を特徴とするパターン形成方法。
A pattern forming method according to any one of claims 1 to 4,
A pattern forming method, wherein an interval between a resist pattern to be collapsed and a resist pattern not to be collapsed is equal to a height of the resist pattern.
請求項1から4のいずれかに記載のパターン形成方法であって、
倒壊させるレジストパターンと倒壊させないレジストパターンの間隔は、レジストパターンの高さより小さいこと
を特徴とするパターン形成方法。
A pattern forming method according to any one of claims 1 to 4,
A pattern forming method, wherein a distance between a resist pattern to be collapsed and a resist pattern not to be collapsed is smaller than a height of the resist pattern.
請求項1から7のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて、レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより製造されたインプリントモールド。   An imprint mold manufactured by forming a resist pattern using the pattern forming method according to claim 1 and performing etching using the resist pattern as a mask. 請求項1から7のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて、レジストパターンを形成し、該レジストパターンに対して転写加工成形を行うことにより製造されたインプリントモールド。   The imprint mold manufactured by forming a resist pattern using the pattern formation method in any one of Claim 1 to 7, and performing transfer processing shaping | molding with respect to this resist pattern.
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