JP2009276600A - マスク転写方法 - Google Patents

Abstract

【目的】本発明は、マスク転写方法に関し、マスクの解像度の限界を超える微細パターンサイズをモールドにマスク転写することを目的とする。
【構成】基本パターンの部分を電子線が透過するように作製したマスクを、レジストを塗布したモールドの所定位置に近接して位置づけるステップと、近接して位置づけた状態で、電子線をマスクに照射してマスク上の基本パターンを透過した電子線をマスク上のレジストに露光するステップと、露光した後に、マスクを基本パターンの繰り返しに相当する距離だけ移動した後に露光することを、繰り返しの数分だけ繰り返すステップと、繰り返した後に、モールド上の露光されたレジストを現像するステップと、現像した後のモールドをエッチングし、マスク上のパターンに対応するパターンをモールド上に形成するステップとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マスク上のパターンを押し型（以下「モールド」という）に転写するマスク転写方法に関するものである。

従来、ＬＥＤやＬＤなどの光学デバイスの表面、あるいは内部に光の波長程度の周期構造をつくることによって光学デバイスの特性を制御する、あるいは改良することが行われている。このためには光の波長と同程度あるいはそれ以下の微細加工が必要である。

このような場合に対応できるほとんど唯−の技術である電子線描画（露光）技術が応用される。

また、最近では次世代の微細加工としていわゆるナノインプリント加工技術がもっとも重要とされ、すでに−部では量産化できるまでになっているが、このナノインプリントに使用される押し型（モールド）は、やはり前述の電子線描画技術で製作されている。

しかし、電子線描画は電子線の小さいスポットで一筆描画するためにスループットが低く、描画に時間がかかるため電子線描画技術による微細加工のコストは非常に高いものになってしまうという問題がある。

これの解決策としてマスク転写式の電子線露光技術が考えられる。これはあらかじめ目的の周期構造の一部をステンシルマスクとして製作しておき、このマスクを近接マスク転写と周期にあわせたステージ移動を組み合わせて対象物の表面に露光する技術であり、マスク転写は−定面積を一括して露光するためスループットを高くすることが可能であり、電子線露光技術の欠点を補う有力な技術と考えられている。

この近接マスク転写では、ステンシルマスク上に作製する微小パターンのサイズに限界があって、微小寸法の転写が困難になってしまうという問題がある。その理由は、ステンシルマスク上に作製する電子線を通過する開口パターンの面積が占める割合、即ち開口率が高くなったり、あるいは開口パターンと開口パターンとの間隔が狭くなったりし、マスク上の開口パターンを保持する部分の薄膜の強度が低下してしまうことに起因する。

本発明は、マスクの解像力の限界を超えるような微細なパターンサイズを持つモールドを作製する際に、繰り返し周期のパターンから抽出した基本パターンを持つマスクを作製して当該マスクの繰り返し周期に対応した間隔でモールドに順次多重露光し、マスクの解像度の限界を超える微細パターンサイズをモールドにマスク転写することを目的としている。

本発明は、マスク上のパターンをモールドに転写するマスク転写方法において、モールドにレジストを塗布するステップと、モールドに転写しようとするパターンがある基本パターンの繰り返しに相当する場合に基本パターンの部分を電子線が透過するように作製したマスクを、レジストを塗布したモールドの所定位置に近接して位置づけるステップと、近接して位置づけた状態で、電子線をマスクに照射してマスク上の基本パターンを透過した電子線をマスク上のレジストに露光するステップと、露光した後に、マスクを基本パターンの繰り返しに相当する距離だけ移動した後に露光することを、繰り返しの数分だけ繰り返すステップと、繰り返した後に、モールド上の露光されたレジストを現像するステップと、現像した後のモールドをエッチングし、マスク上のパターンに対応するパターンをモールド上に形成するステップと、モールド上のレジストを除去するステップとを有する。

この際、ある基本パターンをある一定方向に所定距離だけ順次移動させることを１回あるいは複数回繰り返したパターンが、モールドに転写しようとするパターンである。

また、ある基本パターンを多角形の頂点のうち２つ以上にそれぞれ位置づけたパターンが、前記モールドに転写しようとするパターンである。

また、マスク上の基本パターンを複数回露光してモールドに転写しようとするパターンを露光した後、次の位置に移動して繰り返し、モールド上に複数組のパターンを露光するようにしている。

本発明は、マスクの解像力の限界を超えるような微細なパターンサイズを持つモールドを作製する際に、繰り返し周期のパターンから抽出した基本パターンを持つマスクを作製してマスクの繰り返し周期に対応した間隔でモールドに順次多重露光することにより、マスクの解像度の限界を超える微細パターンサイズをモールドにマスク転写することが可能となる。

本発明は、マスクの解像力の限界を超えるような微細なパターンサイズを持つモールドを作製する際に、繰り返し周期のパターンから抽出した基本パターンを持つマスクを作製してマスクの繰り返し周期に対応した間隔でモールドに順次多重露光し、マスクの解像度の限界を超える微細パターンサイズをモールドにマスク転写することを実現した。

図１は、本発明の動作説明フローチャートを示す。

図１において、Ｓ１は、最終パターンから基本パターンのステンシルマスクを作製する。これは、モールド上に作製しようとするパターン（「最終パターン」という）から、繰り返しパターンである基本パターンをもつステンシルマスクを作製する。例えば後述する図２の（ａ）のモールド上に作製する最終パターン１１から、ここでは、図２の（ｂ）の繰り返しパターンである、基本パターン１２を持つステンシルマスク、即ち、基本パターン１２の部分を電子線が通過する開口パターンを持つステンシルマスクを作製する。具体的には、シリコンウェハ上にレジストを塗布し、図２の（ｂ）の基本パターン１２を露光した後、現像、エッチングし、当該基本パターン１２の部分が開口パターンとしたマスク（ステンシルマスク）を作製する。

Ｓ２は、モールドにレジストを塗布する。これは、作製しようとするモールド上に均一にレジストを塗布する。

Ｓ３は、基本パターンのステンシルマスクを用いて、モールド上の基準位置に露光する。これは、Ｓ２でレジストを塗布したモールドについて、Ｓ１で作製したステンシルマスク上のアライメントＡを基準に当該モールド上のアライメントＢを参照して所定の基準位置に近接して位置づけ、ステンシルマスク上から電子線を照射し、当該ステンシルマスク上の基準パターン（開口パターン）１２を透過した電子線でモールド上に塗布したレジストを露光する。これにより、ステンシルマスク上の基本パターンが一括してモールド上のレジストに露光、例えば後述する図２の（ｃ）の黒丸のパターンが露光されたこととなる。

Ｓ４は、基準位置から分割数に相当する位置に露光する。これは、Ｓ３で例えばステンシルマスク上の図２の（ｂ）の基本パターン１２をもとに図２の（ｃ）の黒丸のパターンを露光したので、当該Ｓ４では、分割数２に相当する位置として、図２の（ｃ）の白丸のパターンを露光する。更に、分割数３以上のときは同様に繰り返し露光する。

以上のＳ１からＳ４によって、後述する図２の（ａ）の最終パターン１１から図２の（ｂ）の基本パターン１２を抽出し、当該基本パターンを持つステンシルマスクを作製し（Ｓ１）、作製したステンシルマスク上の基本パターン１２をもとに図２の（ｃ）の黒丸のパターン（モールドパターン１３）を露光し（Ｓ３）、次に、分割数２に相当する位置に図２の（ｃ）の白丸のパターンを露光する（Ｓ４）ことにより、目的とする最終パターン１１（図２の（ａ））がモールド上に図２の（ｃ）の黒丸および白丸のパターン（モールドパターン１３）として露光されたこととなる。

Ｓ５は、ステップ＆リピートする。これは、Ｓ３からＳ４によってモールドに塗布したレジスト上に図２の（ｃ）の黒丸および白丸のパターン（モールドパターン１３）が露光されたので、更に、所定距離移動した位置に同様に図２の（ｃ）の黒丸および白丸のパターン（モールドパターン１３）の露光を繰り返すことを必要回数繰り返し、モールドに塗布したレジスト上に必要数の図２の（ｃ）の黒丸および白丸のパターンを露光する。そして、現像、エッチング、レジストの除去し、モールド上に図２の（ｃ）の黒丸および白丸のパターンを所定組分、形成することが可能となる。以下順次詳細に説明する。

図２は、本発明の説明図（その１）を示す。

図２の（ａ）は、最終パターンの例を示す。図示の最終パターン１１は、丸の部分がパターンであり、それを接続する線分は説明を分かりやすくするための補助線（パターンではない）である。

図２の（ｂ）は、基本パターンの例を示す。図示の基本パターン１２は、図２の（ａ）の最終パターン１１中から繰り返しとなる基本パターン１２を抽出したものであり、ここでは、図示の基本パターン１２を２回、所定距離だけ離れて露光することにより図２の（ａ）の最終パターン１１を露光するためのものである。

図２の（ｃ）は、モールド上に図２の（ｂ）の基本パターン１２を多重露光、ここでは、２回露光した後のパターンの例を示す。図示のモールドパターン１３中、黒丸のパターンは図２の（ｂ）の基本パターン１２を露光した１回目のパターンである。白丸のパターンは図２の（ｂ）の基本パターン１２を分割数分に相当する距離、ここでは、右方向および上方向に半ピッチ分（基本パターンの○と○との間の距離を１ピッチとした場合）だけ移動した位置に露光した２回目のパターンである。１回目および２回目のパターンの露光により、図２の（ａ）の最終パターン１１がモールド上に図２の（ｃ）のモールドパターン１３のように形成されたこととなる。

この際、図２の（ｂ）の基本パターン１２の白丸のパターンとパターンとのピッチが、図２の（ｃ）のモールドパターン１３を構成する黒丸のパターンと白丸のパターンとのピッチに比して２倍、即ち、図２の（ｂ）の基本パターン１２を持つステンシルマスク（電子線が通過する開口パターン（基本パターン）を持つステンシルマスク）の当該開口パターンを保持する部分がここでは、２倍となり、充分な強度を保持することが可能となる。

図３は、本発明の説明図（その２）を示す。

図３の（ａ）は、最終パターンの例を示す。図示の最終パターン１１は、細長い矩形の部分がパターンである。

図３の（ｂ）は、基本パターンの例を示す。図示の基本パターン１２は、図３の（ａ）の最終パターン１１中から繰り返しとなる基本パターン１２を抽出したものであり、ここでは、図示の基本パターン１２を２回、横方向に所定距離だけ離れて露光することにより図３の（ａ）の最終パターン１１を露光するためのものである。

図３の（ｃ）は、モールド上に図３の（ｂ）の基本パターン１２を多重露光、ここでは、２回露光した後のパターン（モールドパターン１３）の例を示す。ここでは、右方向（あるいは上方向）に半ピッチ分（基本パターンの細長いパターン間の距離を１ピッチとした場合）だけ移動した位置に露光した１回目および２回目のパターンである。当該１回目および２回目のパターンの露光により、図３の（ａ）の最終パターン１１がモールド上に図３の（ｃ）のモールドパターン１３のように形成されたこととなる。

この際、図３の（ｂ）の基本パターン１２の細長い矩形のパターン間のピッチが、図３の（ｃ）の細長い矩形のパターン間のピッチに比して２倍、即ち、図３の（ｂ）の基本パターン１２を持つステンシルマスク（電子線が通過する開口パターン（基本パターン）を持つステンシルマスク）の当該開口パターンを保持する部分がここでは、２倍となり、充分な強度を保持することが可能となる。

図４は、本発明の説明図（その３）を示す。

図４の（ａ）は、最終パターンの例を示す。図示の最終パターン１１は、丸の部分がパターンであり、それを接続する三角形の点線の線分は説明を分かりやすくするための補助線（パターンではない）である。

図４の（ｂ）は、基本パターンの例を示す。図示の基本パターン１２は、図４の（ａ）の最終パターン１１中から繰り返しとなる、三角形上の１つのパターン（ここでは、三角形の左下の頂点のパターン）を抽出した基本パターン１２であり、ここでは、図示の基本パターン１２を３回、三角形の各頂点に露光することにより図４の（ａ）の最終パターン１１を露光するためのものである。

図４の（ｃ）は、モールド上に図４の（ｂ）の基本パターンを多重露光、ここでは、３回、三角形の各頂点に露光した後のパターンの例を示す。ここでは、図４の（ｂ）の基本パターン１２を、三角形の各頂点に位置づけて３回のパターンの露光により、図４の（ａ）の最終パターン１１がモールド上に図４の（ｃ）のモールドパターン１３のように形成されたこととなる。

この際、図４の（ｂ）の基本パターン中の白丸のパターン間のピッチが、図４の（ｃ）の白丸のパターン間のピッチに比して２倍、即ち、図４の（ｂ）の基本パターン１２を持つステンシルマスク（電子線が通過する開口パターン（基本パターン）を持つステンシルマスク）の当該開口パターンを保持する部分がここでは、２倍となり、充分な強度を保持することが可能となる。

尚、上述した多重露光ではステージ上のモールドを移動してもいいし、またステンシルマスクを別の可動ステージに搭載して移動させてもよい。多重露光の移動量は通常、１００ｎｍ以下で極めて小さく、−方、モールドはステップ・アンド・リピートのための移動があるので大きな移動量であるから、多重露光移動は別ステージでステンシルマスクを動かすのがよい。

本発明は、マスクの解像力の限界を超えるような微細なパターンサイズを持つモールドを作製する際に、繰り返し周期のパターンから抽出した基本パターンを持つマスクを作製してマスクの繰り返し周期に対応した間隔でモールドに順次多重露光し、マスクの解像度の限界を超える微細パターンサイズをモールドにマスク転写するマスク転写方法に関するものである。

本発明の動作説明フローチャートである。 本発明の説明図（その１）である。 本発明の説明図（その２）である。 本発明の説明図（その３）である。

符号の説明

１１：最終パターン
１２：基本パターン
１３：モールドパターン

Claims (4)

1. マスク上のパターンを押し型（以下「モールド」という）に転写するマスク転写方法において、
   前記モールドにレジストを塗布するステップと、
   前記モールドに転写しようとするパターンがある基本パターンの繰り返しに相当する場合に当該基本パターンの部分を電子線が透過するように作製したマスクを、前記レジストを塗布したモールドの所定位置に近接して位置づけるステップと、
   前記近接して位置づけた状態で、電子線を前記マスクに照射して当該マスク上の基本パターンを透過した電子線を前記マスク上のレジストに露光するステップと、
   前記露光した後に、前記マスクを前記基本パターンの繰り返しに相当する距離だけ移動した後に露光することを、前記繰り返しの数分だけ繰り返すステップと、
   前記繰り返した後に、モールド上の露光されたレジストを現像するステップと、
   前記現像した後のモールドをエッチングし、前記マスク上のパターンに対応するパターンを当該モールド上に形成するステップと、
   前記モールド上のレジストを除去するステップと
   を有するマスク転写方法。
2. 前記ある基本パターンをある一定方向に所定距離だけ順次移動させることを１回あるいは複数回繰り返したパターンが、前記モールドに転写しようとするパターンであることを特徴とする請求項１に記載のマスク転写方法。
3. 前記ある基本パターンを多角形の頂点のうち２つ以上にそれぞれ位置づけたパターンが、前記モールドに転写しようとするパターンであることを特徴とする請求項１に記載のマスク転写方法。
4. 前記マスク上の基本パターンを複数回露光して前記モールドに転写しようとするパターンを露光した後、次の位置に移動して繰り返し、前記モールド上に複数組のパターンを露光することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のするマスク転写方法。

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