JP2011129671A - インプリントリソグラフィ用モールド製作方法及びモールド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インプリントリソグラフィに使用するモールドを、マスクを用いたエッチングにより製作するモールド製作方法において、モールド面上に所望のパターンを形成するための第1マスクと、第1マスクを覆う第2マスクとを用いてエッチングを行い、第2マスクは、一定の面積内において、モールド面上に形成するパターンの開口率が高いほど、第1マスク開口部を覆う第2マスクの厚みが大きくなるよう設定され、エッチング時、第1マスクによるモールドのエッチングが開始時期を遅延することにより、パターンの開口率が高いほど、エッチングにより形成されるモールド凹部を一定領域内で均一に浅くし、前記一定面積におけるモールド凹部の容積を均一化する。
【選択図】図8
Description
しかし、図3のようにパターンPに粗密がある場合では、転写パターンFにおける残膜tを均一にすることは困難である。
すなわち、モールド1のパターンPにおいて、モールド1に凹部として形成される部分をパターンとするとき、一定面積あたりのこのパターンの面積が広い程パターン密度が密であるとするとき、図中右側部分のパターン程密で、左側部分のパターン程粗となる。
このとき図3(a)の状態から(b)のようにモールド1のパターンPを均一な厚さのインプリント可能媒体2に押し付けると、インプリント可能媒体2はパターンPの内部に隅々まで入った後他の部分に流動しないときには、パターンが密であった部分である図中右側の残膜tの厚さtRは、パターンが粗であった部分である図中左側の残膜tの厚さtLよりも薄くなり、パターンの密度に対応して残膜tの厚さが異なる。
さらに、残膜の不均一が大きい場合などでは残すべき転写パターンFそのものが除去されてしまう状況も生じる。また、低粘度のインプリント可能媒体を使用し、より長時間のインプリントを行うことで、最終的な残膜分布の均一化を図れるが、そのためには理想的な平坦性を有するモールドや基板を使用することが必要であり、しかもかなり長時間のプロセスでなければ、均一化はあまり期待できない。
しかしながらこの手法は複雑な機構を必要とし、インプリント可能媒体の材料が限られるなど、任意のインプリント可能媒体に対して適用可能な手法ではない。
また、粗密が均一になるように既存パターンの寸法補正を行うことや、本来は不要なダミーパターンを既存パターン近傍に追加すること、あるいは既存パターンの配置の変更などで粗密の緩和を図る種々の手法も考えられているが、これらの手法は、パターンの寸法の変更が許容される場合やダミーパターンの追加が可能な場合、パターンの再配置が可能な場合といった特殊な場合にしか対応ができず、パターン密度の不均一はインプリントリソグラフィを実現する上での本質的な問題となっている。
しかしながら、第2マスクが第1マスクの開口部を部分的に覆い第2マスクにより覆われていない部分が、覆われている部分と比較して深くエッチングされるため、このモールドを利用してインプリントを行った場合に、高さが2段階のパターンが形成されることとなる。このことは、ある領域において、たとえ単一パターンの均一配置によりパターンが構成されているとしても、インプリントされたパターンの高さがその領域内で2段階になり、インプリント後の残膜除去やその後の基板加工プロセスにおいて、わずかではあるが加工結果に差が生じ、例えば、極めて高い加工均一性が要求される半導体プロセス等への適用に問題となる。
(1)モールドとなる石英基板上にCr膜を形成し、その上に電子ビーム用レジストを塗布する。
(2)電子ビーム描画により回路パターンを発生させ現像し、電子ビーム用レジストをマスクとしたCrエッチングにより、Crにパターンを形成する。
(3)第1マスクであるCrが付着した状態のエッチングされた石英基板に対し、塗布するフォトレジストの厚みを適当に選択し、フォトレジストに露光し現像し、所望の第2マスクパターンを形成した状態で、石英のエッチングを行う。
このような手法により、第1マスクであるCrの開口部でエッチングが行われるが、第2マスクであるフォトレジストが存在する部分では石英のエッチングが阻害され、第2マスクが石英エッチングプロセス中に完全に除去されてしまう時間だけその部分の石英エッチングの開始を遅らせることができ、モールド面内の任意位置の一定面積におけるモールド凹部の容積を均一化する。
V=Sad (式1)
このモールドを使用し、インプリント可能媒体の初期膜厚hに対してインプリントを行った時に、インプリント可能媒体の体積が面積S内で変化しなかったとし、残膜bが形成されたとすると、
Sh=Sb+Sad (式2)
すなわち、
b =h−ad (式3)
である。マスクで適当な一定面積Sを考えたときのその領域内でのマスクの開口率aがモールド面内で最小値aminから最大値amaxまで変化している場合、残膜は開口率aが最小の場合に最大値bmax、最大の場合に最小値bminをとり、その値は(式3)を利用してそれぞれ以下のようになることがわかる。
bmax=h−amind (式4)
bmin=h−amaxd (式5)
h=amaxd (式6)
であり、このときの残膜の最大値は、
bmax=(amax − amin)d (式7)
である。
これが前述したインプリントリソグラフィで問題となる。
例えば、図5のある一定面積を切り出した開口率aが0.25、0.33、0.5、0.66、0.75の場合、図6に示すように開口率最大の領域で残膜が0になるh=0.75dの初期膜厚でインプリントリソグラフィを行うと、残膜はおのおの、0.5d、0.41d、0.25d、0.08d、0という値になり、残膜をインプリント領域全体で0とすることができないことがわかる。
d=(amax/a)d0 (式8)
とすればよく、このように作製されたモールドを使用し、初期膜厚hのインプリント可能媒体に対してインプリントを行うと、(式3)は以下のようになる。
b=h−a(amax/a)d0 (式9)
b=h−amaxd0 (式10)
(式10)より、残膜bは開口率aによらず一定となる。
ここで、
h=amaxd0 (式11)
なる初期膜厚を採用すれば、理想的にはインプリント領域のいたるところでb=0を実現することが可能となる。
E2=k・Em (式12)
ここでは便宜的に理想的な第1マスクを仮定し、第1マスクの膜厚を0、第1マスク材料のエッチングレートは0とする。
t=z/E2+d0/Em (式13)
容積均一化のためには、開口率が最大の部分はモールドのエッチング深さが最小であるべきであり、よって、第2マスクの厚みzは最大であるべきである。このときのzをzmaxと表記すると(式12)および(式13)から、
zmax=kEmt−kd0 (式14)
同様に、開口率aの領域で同じt時間エッチングを行い、モールドに深さdが形成されたとすると(式15)となる。
z=kEmt−kd (式15)
(式14)と(式15)から次式を得る。
d=d0+(zmax−z)/k (式16)
z=zmax−kd0((amax/a)−1) (式17)
(式17)は開口率aがamaxのとき最大値zmax、aminのとき最小値zminをとる。
zmin=zmax−kd0((amax/amin)−1) (式18)
zmin≧0であるためには、zmax≧kd0((amax/amin)−1)であればよく、第2マスクの最も厚い部分の膜厚zmaxをそのように用意することは何ら問題なく行うことが可能である。
V=Sad
=Sa(d0+(zmax−z)/k)
=Sa(d0+(zmax−(zmax−kd0((amax/a)−1)))/k)
=Sa(d0+(kd0((amax/a)−1))/k)
=Sa(d0+d0((amax/a)−1))
=Sad0(amax/a)
=Samaxd0 (式19)
このように、開口率によらず容積は一定となる。単位面積あたりの容積はV/Sであり、
V/S=amaxd0 (式20)
開口率aに依存せず、一定値amaxd0であることが確かめられた。
t=(zmax+c+d0)/E2
=(zmax+c+d0)/kEm (式21)
同様に、開口率aの領域ではモールドの深さがd0からdになったとすると
t=(z+c+d0)/E2+(d−d0)/Em (式22)
zについて整理すると
z=kEmt−kd−c−(1−k)d0 (式23)
(式21)と(式23)から次式を得る。
d=d0+(zmax−z)/k (式24)
z=zmax−kd0((amax/a)−1) (式25)
(式17)は開口率aがamaxのとき最大値z0、aminのとき最小値zminをとる。
zmin=zmax−kd0((amax/amin)−1) (式26)
zmin≧0であるためには、zmax≧kd0((amax/amin)−1)であればよく、zmaxをそのように用意することは何ら問題なく行うことが可能である。
(式24)〜(式26)は(式16)〜(式18)と全く同じであり、このような構造のモールドは(式19)や(式20)と全く同じように単位面積あたりの容積は、開口率aに依存せず、一定値amaxd0であることが分かる。
例えば、UVインプリントリソグラフィ用モールド作製においては、モールドとなる石英基板上にCr膜を形成し、その上に電子ビーム用レジストを塗布し、電子ビーム描画により回路パターンを発生させ現像し、電子ビーム用レジストをマスクとしたCrエッチング、Crをマスクとした石英エッチングにより、石英にパターンが刻まれる。通常はここでCrマスクを除去することで、エッチング深さが一定の一般的なUVインプリントリソグラフィ用モールドが完成する。
例えば、ポジ型のフォトレジストを第2マスクとして使用するならば、照射量が少ない部分では第2マスクは厚く、照射量が多い部分では第2マスクが薄くなり、この状態で、再度追加的にエッチングを行うと、照射量が少ない部分では第2マスクの除去に長時間を要するために石英のエッチング時間が短く石英に刻まれるパターンは浅くなり、照射量が多い部分では第2マスクが短時間で除去され石英が長時間エッチングされるために刻まれるパターンは深くなる。
2 インプリント可能媒体
3 試料
P パターン
F 転写パターン
t 残膜
M マスク
M1 第1マスク
M2 第2マスク
Claims (6)
- インプリントリソグラフィに使用するモールドを、マスクを用いたエッチングにより製作するモールド製作方法において、
モールド面上に所望のパターンを形成するための第1マスクと、前記第1マスクを覆う第2マスクとを用いてエッチングを行い、
前記第2マスクは、一定の面積内において、前記モールド面上に形成するパターンの開口率が高いほど、第1マスク開口部を覆う第2マスクの厚みが大きくなるよう設定され、エッチング時、前記第1マスクによるモールドのエッチングが開始時期を遅延することにより、パターンの開口率が高いほど、エッチングにより形成されるモールド凹部を均一に浅くし、同一開口率で深さが前記一定面積におけるモールド凹部の容積を均一化することを特徴とするインプリントリソグラフィ用モールド製作方法。 - 前記第1マスクによりモールドをエッチングした後、前記第1マスクを除去することなく、レジストを塗布し、その後、照射量を制御することによりエッチング阻止用パターンの厚さを連続的に調整することにより、前記第2マスクを形成するようにしたことを特徴とする請求項1記載のインプリントリソグラフィ用モールド製作方法。
- モールド面上に形成するパターンの開口率が高いほど、一定面積におけるモールド凹部の深さを一定領域内で均一に浅くさせ、該一定面積における各パターンの容積を均一化したことを特徴とするインプリントリソグラフィ用モールド。
- 前記インプリントリソグラフィ用モールドは、請求項1、2に記載されたモールド製作方法により製作されたものであることを特徴とする請求項3記載のインプリントリソグラフィ用モールド。
- 請求項3または4記載のモールドによって、該モールドの反転形状のパターンを形成した複製モールド。
- 請求項5記載の複製モールドによって、該モールドの反転形状のパターンを形成した複製モールド。
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