JP2011199136A - Mold for imprint, method of fabricating the same, and pattern transferred body - Google Patents

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紘子 矢澤
Munehisa Soma
宗尚 相馬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method, a mold for imprint, and a pattern formed body which are suitable for formation of a fine pattern.SOLUTION: The fine pattern 27 is suitably formed on a base 21 by forming a pattern transferred body 20 having a wall-shaped projection 26 (fine projection) using the mold 16 for imprint having a microtrench 18 at a corner part of a pattern 17, and etching the base 21 using the pattern transferred body 20 having the wall-shaped projection 26 as an etching mask.

Description

本発明は、微細なパターンの形成に適したインプリント用モールド及びその作製方法、並びに、インプリント用モールドを用いて製造されるパターン転写体に関する。   The present invention relates to an imprint mold suitable for forming a fine pattern, a method for producing the same, and a pattern transfer body manufactured using the imprint mold.

半導体デバイスの製造プロセス等における微細なパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられている。例えば、ガラスなどの透明基板上にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作製し、感光性樹脂を塗布した半導体基板上に直接的にあるいは間接的に乗せ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分の樹脂を選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを基板上に転写することが行われている。この技術を一般にフォトリソグラフィ法と呼んでいる。   A method of optically transferring a pattern is used to form a fine pattern in a semiconductor device manufacturing process or the like. For example, a photomask in which a pattern made of an opaque material such as chrome is formed on a transparent substrate such as glass is manufactured and placed directly or indirectly on a semiconductor substrate coated with a photosensitive resin. A photomask pattern is transferred onto a substrate by selectively exposing a resin in a light transmitting portion by irradiating light. This technique is generally called a photolithography method.

しかしながら、このようなパターン形成方法は、形成するパターンのサイズや形状が露光する光の波長に大きく依存するため、特に微細なパターンの転写においては、半導体基板上にパターンを忠実に転写することが困難となっている。   However, since such a pattern formation method largely depends on the wavelength of light to be exposed, the size and shape of the pattern to be formed can be faithfully transferred onto a semiconductor substrate, particularly in the transfer of a fine pattern. It has become difficult.

また、光の回折現象による光コントラストの低下や、装置が複雑な機構を必要とするため高価であることも、問題となる。   In addition, there is a problem that the optical contrast is reduced due to the diffraction phenomenon of light and the apparatus is expensive because it requires a complicated mechanism.

これらの問題は、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイス等、フォトリソグラフィ法を用いる様々なパターン形成においても、同様に当てはまる。   These problems apply not only to the manufacture of semiconductor devices, but also to various pattern formations using photolithography methods such as displays, recording media, biochips, and optical devices.

微細なパターンの他の形成方法としては、電子線リソグラフィや集束イオンビームリソグラフィーなどがあるが、スループットの悪さや、装置が高価であることが問題である。   Other methods for forming fine patterns include electron beam lithography and focused ion beam lithography. However, there are problems with poor throughput and expensive equipment.

そこで、近年、インプリント法と呼ばれる、簡便でありながら従来の方法よりも微細なパターンを忠実に転写可能な技術が提案されている(非特許文献1)。代表的なインプリント法として、主に熱インプリント法と光インプリント法がある。   Therefore, in recent years, a technique called an imprint method has been proposed that can transfer a fine pattern more faithfully than the conventional method (Non-Patent Document 1). As typical imprint methods, there are mainly a thermal imprint method and an optical imprint method.

以下、熱インプリント法の一例について図6を参照して説明する。
まず、凹凸の形状を有する金属等のモールド210を作製する(図6(a))。
次に、パターンを形成しようとする基材211上に、PMMA(ポリメタクリル酸メチル、ガラス転移温度105℃)などの熱可塑性樹脂を塗布し樹脂層212を形成する(図6(b))。
次に、樹脂層212を形成した基材211を樹脂のガラス転移点以上に加熱し、樹脂層212を軟化させる。
次に、基材211の樹脂層212を塗布した面側にモールド210の凹凸面側が対向するようにモールド210と基材211を接触させ、加圧する(図6(c))。
次に、加圧したまま基材温度をガラス転移点以下まで下げて樹脂層212を硬化させ、モールド210を剥離する。
以上より、基材211上の樹脂層には、モールド210の凹凸パターンに対応する樹脂パターン213が形成される(図6(d))。
このとき、モールド210の凸部に相当する部分が、基材211上に薄い残膜214として残る。そこで、O RIE(酸素リアクティブイオンエッチング)法等により残膜の樹脂214を除去し、基材211表面を露出させる(図6(e))。
次に、樹脂パターン213をマスクとして基材211のエッチングを行って、樹脂パターン213が転写されたパターン218を有する基材215を作製したり(図6(f))、Al等をリフトオフして、配線に利用したりする。
Hereinafter, an example of the thermal imprint method will be described with reference to FIG.
First, a mold 210 made of metal or the like having an uneven shape is produced (FIG. 6A).
Next, a thermoplastic resin such as PMMA (polymethyl methacrylate, glass transition temperature 105 ° C.) is applied on the substrate 211 on which a pattern is to be formed to form a resin layer 212 (FIG. 6B).
Next, the base material 211 on which the resin layer 212 is formed is heated to a temperature higher than the glass transition point of the resin to soften the resin layer 212.
Next, the mold 210 and the base material 211 are brought into contact with each other and pressed so that the uneven surface side of the mold 210 faces the surface of the base material 211 on which the resin layer 212 is applied (FIG. 6C).
Next, the substrate temperature is lowered to the glass transition point or lower while being pressurized, the resin layer 212 is cured, and the mold 210 is peeled off.
As described above, the resin pattern 213 corresponding to the concavo-convex pattern of the mold 210 is formed on the resin layer on the base material 211 (FIG. 6D).
At this time, a portion corresponding to the convex portion of the mold 210 remains as a thin residual film 214 on the base material 211. Therefore, the residual film resin 214 is removed by O 2 RIE (oxygen reactive ion etching) or the like, and the surface of the base material 211 is exposed (FIG. 6E).
Next, the substrate 211 is etched using the resin pattern 213 as a mask to produce a substrate 215 having a pattern 218 to which the resin pattern 213 is transferred (FIG. 6F), or Al or the like is lifted off. Or use for wiring.

次に、光インプリント法の一例について図7を参照して説明する(特許文献1参照)。
まず、石英などの光透過性を有する材料からなり表面に凹凸の形状を有するモールド220を作製する(図7(a))。
次に、基材221上に粘度の低い液体状の光硬化性樹脂を塗布して樹脂層222を形成し(図7(b))、モールド220の凹凸面を樹脂層222と接触させる(図7(c))。
次に、基材221上の樹脂層222とモールド220が接触した状態でモールド220の裏面から光を照射し、光硬化性樹脂222を硬化させ、モールド220を剥離する。
以上より、基材221上の樹脂層には、モールド220の凹凸パターンに対応する樹脂パターン223が形成される(図7(d))。
このとき、モールド220の凸部に相当する部分が、基材221上に薄い残膜224として残る。そこで、O RIE法等により残膜の樹脂224を除去し、基材221表面を露出させる(図7(e))。
次に、樹脂パターン223をマスクとして基材221のエッチングを行って、樹脂パターン223が転写されたパターン228を有する基材225を作製したり(図7(f))、Al等をリフトオフして、配線に利用したりする。
Next, an example of the optical imprint method will be described with reference to FIG. 7 (see Patent Document 1).
First, a mold 220 made of a light-transmitting material such as quartz and having a concavo-convex shape on the surface is produced (FIG. 7A).
Next, a low-viscosity liquid photocurable resin is applied on the base 221 to form the resin layer 222 (FIG. 7B), and the uneven surface of the mold 220 is brought into contact with the resin layer 222 (FIG. 7). 7 (c)).
Next, light is irradiated from the back surface of the mold 220 in a state where the resin layer 222 on the substrate 221 and the mold 220 are in contact with each other, the photocurable resin 222 is cured, and the mold 220 is peeled off.
As described above, the resin pattern 223 corresponding to the concave / convex pattern of the mold 220 is formed on the resin layer on the substrate 221 (FIG. 7D).
At this time, a portion corresponding to the convex portion of the mold 220 remains as a thin residual film 224 on the base material 221. Therefore, the residual film resin 224 is removed by the O 2 RIE method or the like to expose the surface of the base material 221 (FIG. 7E).
Next, the base material 221 is etched using the resin pattern 223 as a mask to produce a base material 225 having a pattern 228 to which the resin pattern 223 is transferred (FIG. 7F), or by lifting off Al or the like. Or use for wiring.

上述の熱インプリント法および光インプリント法において、O RIE法による残膜除去(図6(e)および図7(e))の際、残しておくべき樹脂パターン213,223もダメージを受ける。このとき、樹脂パターン213,223の肩部分のほうが平坦部よりも速くエッチングが進行するため、樹脂パターン213,223の膜厚が減少するばかりでなく、樹脂パターン213,223の矩形性が損なわれて、変形した樹脂パターン217,227となる(図4(a))。 In the above-described thermal imprint method and optical imprint method, the remaining resin patterns 213 and 223 are also damaged when the remaining film is removed by the O 2 RIE method (FIGS. 6E and 7E). . At this time, since the etching proceeds faster at the shoulder portions of the resin patterns 213 and 223 than at the flat portion, not only the film thickness of the resin patterns 213 and 223 decreases, but also the rectangularity of the resin patterns 213 and 223 is impaired. Thus, the deformed resin patterns 217 and 227 are obtained (FIG. 4A).

また、樹脂パターン213,223をマスクとして基材211,221のエッチングを行う場合(図6(f)および図7(f))、樹脂パターン213,223の肩部分のほうが平坦部よりも速くエッチングが進行するため、樹脂パターン213,223の膜厚が減少するばかりでなく、樹脂パターン213,223の矩形性が損なわれて、変形した樹脂パターン217,227となる(図4(b))。   Further, when etching the base materials 211 and 221 using the resin patterns 213 and 223 as masks (FIGS. 6F and 7F), the shoulder portions of the resin patterns 213 and 223 are etched faster than the flat portions. Therefore, not only the film thickness of the resin patterns 213 and 223 is reduced, but also the rectangularity of the resin patterns 213 and 223 is lost, resulting in deformed resin patterns 217 and 227 (FIG. 4B).

矩形性が損なわれて、変形した樹脂パターン217,227をエッチングマスクとして基材211,221のエッチングを行うと、基材211,221に形成されるパターン218,228の形状が悪化したり、寸法精度が低下したりする(図4(c))。   When the base materials 211 and 221 are etched using the deformed resin patterns 217 and 227 as etching masks due to the deterioration of the rectangularity, the shapes of the patterns 218 and 228 formed on the base materials 211 and 221 are deteriorated and the dimensions are reduced. The accuracy may decrease (FIG. 4C).

このように、樹脂パターン213,223の膜厚が減少したり、矩形性が損なわれたりしても、樹脂パターン213,223の高さを高くすれば、基材211,221に形成されるパターン218,228の形状悪化や寸法精度悪化を低減することができる(図5(a))。   Thus, even if the film thickness of the resin patterns 213 and 223 is reduced or the rectangularity is impaired, if the height of the resin patterns 213 and 223 is increased, the pattern formed on the base materials 211 and 221. Deterioration of the shape of 218 and 228 and deterioration of dimensional accuracy can be reduced (FIG. 5A).

しかしながら、樹脂パターン213,223の高さを高くするためには、この樹脂パターン213,223を形成するために用いるモールド210,220に形成する凹凸パターンの高さを高くしなければならない。モールド210,220に形成する凹凸パターンの幅を変えずに高さを高くすると、凹凸パターンのアスペクト比が高くなり、アスペクト比が高い凹凸パターンをインプリント法を用いて樹脂層212,222に転写すると、転写の際に樹脂がモールド210,220の凹凸パターンに十分に充填されず、樹脂パターン213,223が変形してしまったり(図5(b))、モールド210,220を樹脂層212,222から剥離する際に樹脂パターン213,223が破壊されたりする(図5(c))など、転写不良が生じやすくなる。   However, in order to increase the height of the resin patterns 213 and 223, the height of the concavo-convex pattern formed on the molds 210 and 220 used for forming the resin patterns 213 and 223 must be increased. When the height is increased without changing the width of the concave / convex pattern formed on the molds 210 and 220, the aspect ratio of the concave / convex pattern is increased, and the concave / convex pattern having a high aspect ratio is transferred to the resin layers 212 and 222 using the imprint method. Then, the resin is not sufficiently filled in the uneven pattern of the molds 210 and 220 at the time of transfer, and the resin patterns 213 and 223 are deformed (FIG. 5B). When peeling from 222, the resin patterns 213 and 223 are destroyed (FIG. 5C), and transfer defects are likely to occur.

特開2000−194142号公報JP 2000-194142 A

Appl.Phys.Lett.,vol.67,p.3314(1995)Appl. Phys. Lett. , Vol. 67, p. 3314 (1995)

本発明は、上述したようなパターン形成方法の問題を解決するためになされたものであり、微細なパターンの形成に好適なインプリント用モールド及びその作製方法、並びに、インプリント用モールドを用いて製造されるパターン転写体を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems of the pattern forming method as described above, and uses an imprint mold suitable for forming a fine pattern, a method for producing the same, and an imprint mold. It aims at providing the pattern transfer object manufactured.

本発明の請求項1に係る発明は、インプリント法によるパターン形成に用いる凹状のパターンを備えたインプリント用モールドであって、前記凹状のパターンの角隅部に凹状のマイクロトレンチを有することを特徴とするインプリント用モールドである。   The invention according to claim 1 of the present invention is an imprint mold provided with a concave pattern used for pattern formation by an imprint method, and has a concave micro-trench at a corner of the concave pattern. It is the mold for imprint characterized.

本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載のインプリント用モールドの作製方法であって、基板にハードマスク層を形成し、前記ハードマスク層をパターニング処理し、前記インプリント用モールドの凹状のパターンに対応する凸状のパターンの先端角部に、前記インプリント用モールドの凹状のパターンの角隅部における凹状のマイクロトレンチに対応する壁状の突起が形成される所定の条件で、前記パターニングされたハードマスク層をエッチングマスクとする異方性エッチングを前記基板に対して行い、前記異方性エッチングを行った基板から前記パターニングされたハードマスク層を除去することを特徴とするインプリント用モールドの作製方法である。   The invention according to claim 2 of the present invention is the method for producing an imprint mold according to claim 1, wherein a hard mask layer is formed on a substrate, the hard mask layer is patterned, and the imprint mold is used. Predetermined conditions for forming a wall-shaped protrusion corresponding to the concave micro-trench at the corner of the concave pattern of the imprint mold at the tip corner of the convex pattern corresponding to the concave pattern of the mold And performing anisotropic etching on the substrate using the patterned hard mask layer as an etching mask, and removing the patterned hard mask layer from the substrate subjected to the anisotropic etching. This is a method for producing an imprint mold.

本発明の請求項3に係る発明は、前記基板は、石英基板であり、前記ハードマスク層は、Crからなる層であることを特徴とする、請求項2に記載のインプリント用モールドの作製方法である。   The invention according to claim 3 of the present invention is the fabrication of an imprint mold according to claim 2, wherein the substrate is a quartz substrate, and the hard mask layer is a layer made of Cr. Is the method.

本発明の請求項4に係る発明は、インプリント用モールドを用いたパターン転写により前記インプリント用モールドのパターンが転写されるパターン転写体であって、基材と、前記基材に形成されて、前記インプリント用モールドとして請求項1に記載のインプリント用モールドを用いたパターン転写が行われる被転写層とを備え、前記被転写層に、前記インプリント用モールドの凹状のパターンに対応する凸状のパターンと、前記凹状のパターンの角隅部における凹状のマイクロトレンチに対応し前記凸状のパターンの先端角部に位置する壁状の突起とが形成されていることを特徴とするパターン転写体である。   The invention according to claim 4 of the present invention is a pattern transfer body in which the pattern of the imprint mold is transferred by pattern transfer using the imprint mold, and is formed on the base material and the base material. The imprint mold includes a transfer layer to which pattern transfer using the imprint mold according to claim 1 is performed, and the transfer target layer corresponds to the concave pattern of the imprint mold. A pattern in which a convex pattern and a wall-like protrusion located at the tip corner of the convex pattern corresponding to the concave micro-trench at the corner of the concave pattern are formed. It is a transcript.

本発明の請求項5に係る発明は、請求項4に記載のパターン転写体インプリント用モールドを用いて転写したパターン形成体であって、前記凸状のパターン及び前記壁状の突起が形成された被転写層は、前記基板の異方性エッチングにおけるエッチングマスクとして使用されることを特徴とするパターン転写体である。   The invention according to claim 5 of the present invention is a pattern forming body transferred using the pattern transfer body imprint mold according to claim 4, wherein the convex pattern and the wall-shaped protrusion are formed. The transferred layer is a pattern transfer body that is used as an etching mask in anisotropic etching of the substrate.

本発明によれば、微細なパターンの形成に好適なインプリント用モールド及びその作製方法、並びに、インプリント用モールドを用いて製造されるパターン転写体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imprint mold suitable for formation of a fine pattern, its manufacturing method, and the pattern transfer body manufactured using the imprint mold can be provided.

本発明の実施例に係るインプリント用モールド作製方法の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the mold production method for imprint which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るインプリント用モールドを用いたパターン形成方法の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the pattern formation method using the mold for imprint which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施の形態に係るパターン形成方法の効果を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the effect of the pattern formation method which concerns on embodiment of this invention. 従来のパターン形成方法における問題点を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the problem in the conventional pattern formation method. 従来のパターン形成方法における問題点を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the problem in the conventional pattern formation method. 熱インプリント法による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 pattern formation method by a thermal imprint method. 光インプリント法による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 pattern formation method by the optical imprint method.

以下、本発明について、図面を参照して説明を行う。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の一実施形態に係るインプリント用モールドの作製方法について説明する。   First, a method for producing an imprint mold according to an embodiment of the present invention will be described.

図1(a)に示すように、基板11上にハードマスク層12を形成する。ハードマスク層12の形成方法としては、ハードマスク層12に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いて形成して良い。例えば、スパッタリング法などを用いて良い。   As shown in FIG. 1A, a hard mask layer 12 is formed on the substrate 11. As a method for forming the hard mask layer 12, a known thin film forming technique may be used as appropriate according to the material selected for the hard mask layer 12. For example, a sputtering method or the like may be used.

基板11は、用途に応じて適宜選択して良い。例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、SOI基板などを好適に用いて良い。   The substrate 11 may be appropriately selected according to the application. For example, a silicon substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, an SOI substrate, or the like may be preferably used.

ハードマスク層12は、後述する異方性エッチングを行う工程において、選択した基板11に対してエッチング選択比が高い材料であれば良い。   The hard mask layer 12 may be a material having a high etching selectivity with respect to the selected substrate 11 in the step of performing anisotropic etching described later.

ここで、例えば、基板11として石英基板を用いた場合、ハードマスク層12にはCr(クロム)からなる層を用いることが好ましい。   Here, for example, when a quartz substrate is used as the substrate 11, it is preferable to use a layer made of Cr (chromium) for the hard mask layer 12.

石英基板は、一般的な露光光に対して透過性を有しており、特に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、本発明の実施の形態のパターン形成方法を用いる場合に好適である。   The quartz substrate is transmissive to general exposure light, and the pattern forming method according to the embodiment of the present invention is particularly used for manufacturing an imprint mold or a photomask used in the optical imprint method. It is suitable when using.

ハードマスク層12にはCrからなる層を用いることで、後述するハードマスク層12のパターニングを行う工程において、一般的なエッチング条件において、ハードマスク層12を基板11に対してエッチング選択比を高く設定することができる。   By using a layer made of Cr for the hard mask layer 12, the etching selectivity of the hard mask layer 12 to the substrate 11 is increased under general etching conditions in the patterning process of the hard mask layer 12 described later. Can be set.

次に、ハードマスク層12のパターニングを行う。ハードマスク層12のパターニングを行う方法としては、レジスト膜を用いたリソグラフィを用いる。例えば、ハードマスク層12のパターニングは、ハードマスク層12上にレジスト膜13を形成する(図1(a))。次に、レジスト膜13をパターニングし、レジストパターン14を形成する(図1(b))。次に、レジストパターン14をエッチングマスクとしてエッチングを行うことにより、ハードマスク層12のパターニングを行い、ハードマスク層12のパターン15を形成する(図1(c))。ハードマスク層12のパターニングを行った後は、レジストパターン14を洗浄して剥離する。   Next, the hard mask layer 12 is patterned. As a method for patterning the hard mask layer 12, lithography using a resist film is used. For example, the hard mask layer 12 is patterned by forming a resist film 13 on the hard mask layer 12 (FIG. 1A). Next, the resist film 13 is patterned to form a resist pattern 14 (FIG. 1B). Next, by etching using the resist pattern 14 as an etching mask, the hard mask layer 12 is patterned to form a pattern 15 of the hard mask layer 12 (FIG. 1C). After patterning the hard mask layer 12, the resist pattern 14 is washed and peeled off.

次に、基板11上のハードマスク層12のパターン15が形成された側から、基板11に異方性エッチングを行う(図1(d))。エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを用いて行っても良い。   Next, anisotropic etching is performed on the substrate 11 from the side on which the pattern 15 of the hard mask layer 12 is formed on the substrate 11 (FIG. 1D). As the etching, a known etching method may be used as appropriate, and for example, dry etching, wet etching, or the like may be used.

このとき、基板11に形成される凹状のパターン17(請求項中の凹状のパターンに相当)の底の角隅部にマイクロトレンチ(微小凹部)18(請求項中の凹状のマイクロトレンチに相当)が形成される条件で、エッチングを行う。エッチング条件は、パターン17の角隅部にマイクロトレンチ18が形成される条件であれば、用いたハードマスク層12および基板11に応じて、適宜調節して良い。具体的には、例えば、実施例の欄において後述するエッチング条件を採用することができる。   At this time, a micro-trench (small concave portion) 18 (corresponding to the concave micro-trench in the claim) is formed at the corner corner of the bottom of the concave pattern 17 (corresponding to the concave pattern in the claims) formed on the substrate 11. Etching is performed under the conditions for forming. The etching conditions may be adjusted as appropriate according to the hard mask layer 12 and the substrate 11 used as long as the micro-trench 18 is formed at the corners of the pattern 17. Specifically, for example, the etching conditions described later in the example column can be employed.

次に、ハードマスク層12のパターン15を洗浄して剥離することにより、インプリントモールド16(請求項中のインプリント用モールドに相当)が作製される(図1(e))。   Next, the imprint mold 16 (corresponding to the imprint mold in the claims) is produced by cleaning and peeling the pattern 15 of the hard mask layer 12 (FIG. 1 (e)).

なお、離型性向上のために、インプリントモールド16のパターン17が形成された面に離型性向上のための表面処理を行っても良い。例えば、フッ素ポリマー加工やプラズマ処理などを行っても良い。   In order to improve releasability, surface treatment for improving releasability may be performed on the surface of the imprint mold 16 on which the pattern 17 is formed. For example, fluoropolymer processing or plasma processing may be performed.

次に、本発明の一実施形態に係るパターン転写体の作製方法について説明する。
インプリントモールド16を作製したならば、インプリントモールド16に形成したパターン17を、熱インプリント法または光インプリント法により、基材21上の被転写樹脂層22(請求項中の被転写層に相当)に転写する(図2(a)〜(d))。これにより、図2(d)または(e)に示す樹脂パターン23(請求項中の凸状のパターンに相当)を有するパターン転写体20が得られる。基材21は、用途に応じて適宜選択して良い。基材21としては、例えば、シリコンウェハなどを好適に用いることができる。被転写樹脂層22としては、後述する基材21のエッチングを行う工程におけるエッチング選択比が高い樹脂を、選択したインプリント方法に応じて適宜選択して良い。例えば、インプリントモールド16を作製するための基板11に石英を選択した場合、被転写樹脂層22には、紫外線硬化樹脂からなる層を用いることが好ましい。
Next, a method for producing a pattern transfer body according to an embodiment of the present invention will be described.
When the imprint mold 16 is produced, the pattern 17 formed on the imprint mold 16 is transferred to the transferred resin layer 22 on the substrate 21 by the thermal imprint method or the optical imprint method (the transferred layer in claims). (Corresponding to FIG. 2 (a) to (d)). Thereby, the pattern transfer body 20 having the resin pattern 23 shown in FIG. 2D or 2E (corresponding to the convex pattern in the claims) is obtained. The base material 21 may be appropriately selected according to the application. As the base material 21, for example, a silicon wafer can be suitably used. As the transferred resin layer 22, a resin having a high etching selectivity in a process of etching the base material 21 to be described later may be appropriately selected according to the selected imprint method. For example, when quartz is selected as the substrate 11 for producing the imprint mold 16, it is preferable to use a layer made of an ultraviolet curable resin as the transferred resin layer 22.

次に、基材21上に残った樹脂の残膜24を除去する(図2(e))。残膜除去としては、適宜公知の方法を用いて良く、たとえば、O RIE法などを用いて行っても良い。また、残膜除去の条件は、用いた樹脂に応じて、適宜調節して良い。 Next, the remaining resin film 24 remaining on the substrate 21 is removed (FIG. 2E). For removing the residual film, a known method may be used as appropriate, and for example, an O 2 RIE method may be used. Moreover, the conditions for removing the residual film may be adjusted as appropriate according to the resin used.

このとき、樹脂パターン23の先端角部には、インプリントモールド16に形成したマイクロトレンチ18に対応する微小突起26(請求項中の壁状の突起に相当)が形成されているため、樹脂パターン23がO RIE法によって受けるダメージを軽減することができる。このため、図3(a)に示すように、基材21上に矩形性を損なわずに樹脂パターン23を形成することができる。 At this time, since a minute protrusion 26 (corresponding to a wall-shaped protrusion in the claims) corresponding to the micro-trench 18 formed in the imprint mold 16 is formed at the corner of the tip of the resin pattern 23, the resin pattern The damage that 23 takes by the O 2 RIE method can be reduced. For this reason, as shown to Fig.3 (a), the resin pattern 23 can be formed on the base material 21, without impairing rectangularity.

次に、樹脂パターン23をエッチングマスクとして、基材21に異方性エッチングを行う(図2(f))。エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた樹脂および基材に応じて、適宜調節して良い。   Next, anisotropic etching is performed on the base material 21 using the resin pattern 23 as an etching mask (FIG. 2F). As the etching, a known etching method may be used as appropriate, and for example, dry etching may be used. Etching conditions may be adjusted as appropriate according to the resin and substrate used.

このとき、樹脂パターン23の先端角部には、インプリントモールド16に形成したマイクロトレンチ18に対応する微小突起26が形成されているため、樹脂パターン23がエッチングによって受けるダメージを軽減することができる。このため、図3(b)に示すように基材21に精度良くパターン27を形成することができる。   At this time, since the micro projections 26 corresponding to the micro trenches 18 formed on the imprint mold 16 are formed at the corners of the tip of the resin pattern 23, damage to the resin pattern 23 due to etching can be reduced. . For this reason, as shown in FIG.3 (b), the pattern 27 can be formed in the base material 21 with sufficient precision.

以下、本発明の実施例のパターン形成方法について、図1および図2を参照して、光インプリント法を用いてパターン形成を行う場合の一例を挙げながら説明を行う。本発明の実施例のパターン形成方法は、下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, a pattern forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 with an example in which pattern formation is performed using an optical imprint method. The pattern forming method of the embodiment of the present invention is not limited to the following embodiment.

まず、基板11には、石英基板を用いた。石英基板上にハードマスク層12としてCr膜30nm厚を製膜したCr層を形成し、Cr層上にポジ型レジストFEP−171(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)200nm厚をコートしレジスト膜13とした(図1(a))。   First, a quartz substrate was used as the substrate 11. A Cr layer having a Cr film thickness of 30 nm is formed as a hard mask layer 12 on a quartz substrate, and a positive resist FEP-171 (manufactured by FUJIFILM Electronics Materials) is coated with a thickness of 200 nm on the Cr layer. (FIG. 1 (a)).

次に、電子線描画装置にて、レジスト膜13に対して電子線をドーズ10μC/cm で照射した後、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い、レジストパターン14を得た(図1(b))。ここで、現像液にはTMAH水溶液、リンス液には純水を用いた。 Next, after irradiating the resist film 13 with an electron beam at a dose of 10 μC / cm 2 with an electron beam drawing apparatus, development processing using a developer, rinsing, and drying of the rinse liquid are performed, and the resist pattern 14 (FIG. 1B) was obtained. Here, a TMAH aqueous solution was used as a developing solution, and pure water was used as a rinsing solution.

次に、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってCr層のエッチングを行い、Crパターン15を得た(図1(c))。このとき、Cr層のエッチングの条件は、Cl 流量40sccm、O 流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wとした。 Next, the Cr layer was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus to obtain a Cr pattern 15 (FIG. 1C). At this time, the etching conditions for the Cr layer were Cl 2 flow rate 40 sccm, O 2 flow rate 10 sccm, He flow rate 80 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 300 W, and RIE power 30 W.

次に、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって石英基板のエッチングを行った(図1(d))。このとき、石英基板のエッチングの条件は、C 流量20sccm、O 流量10sccm、Ar流量75sccm、圧力5Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wであった。 Next, the quartz substrate was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus (FIG. 1D). At this time, the etching conditions for the quartz substrate were a C 4 F 8 flow rate of 20 sccm, an O 2 flow rate of 10 sccm, an Ar flow rate of 75 sccm, a pressure of 5 Pa, an ICP power of 120 W, and an RIE power of 50 W.

次に、残存したCr層のウェット剥離洗浄を行った(図1(e))。   Next, the remaining Cr layer was subjected to wet peeling cleaning (FIG. 1 (e)).

以上より、パターン凹部にマイクロトレンチが形成された光インプリント用の石英モールド16を作製することができた。   From the above, it was possible to produce a quartz mold 16 for optical imprinting in which micro trenches were formed in the pattern recesses.

次に、石英モールド16を用いて、基材上の樹脂に光インプリントを行い、基材のパターニングを行った。   Next, using the quartz mold 16, the resin on the base material was subjected to photoimprinting, and the base material was patterned.

まず、基材21にはシリコンウェハを用いた。シリコンウェハ上に紫外線硬化樹脂PAK−01(東洋合成工業社)をスピンコートし、被転写樹脂層22とした(図2(b))。   First, a silicon wafer was used as the base material 21. An ultraviolet curable resin PAK-01 (Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was spin-coated on a silicon wafer to form a transfer resin layer 22 (FIG. 2B).

次に、シリコンウェハ上の被転写樹脂層22に、モールド16のパターンが形成された面が対向するように石英モールド16を接触させた(図2(c))。   Next, the quartz mold 16 was brought into contact with the transferred resin layer 22 on the silicon wafer so that the surface on which the pattern of the mold 16 was formed was opposed (FIG. 2C).

次に、石英モールド16の裏側から、高圧水銀灯を光源として、20mJ/cm の露光を行った。 Next, exposure of 20 mJ / cm 2 was performed from the back side of the quartz mold 16 using a high-pressure mercury lamp as a light source.

次に、シリコンウェハと石英モールド16を剥離し、シリコンウェハ上に樹脂パターン23を得て、パターン転写体20を作製した(図2(d))。このとき、樹脂パターン上部には、石英モールド16に形成したマイクロトレンチに対応する微小突起26が形成された。また、残膜厚は80nmであった。   Next, the silicon wafer and the quartz mold 16 were peeled off to obtain a resin pattern 23 on the silicon wafer, thereby producing a pattern transfer body 20 (FIG. 2 (d)). At this time, a minute protrusion 26 corresponding to the micro trench formed in the quartz mold 16 was formed on the resin pattern. The remaining film thickness was 80 nm.

次に、O プラズマアッシングによって残膜24を除去した(図2(e))。このとき、O プラズマアッシングの条件は、O 流量50sccm、圧力30Pa、RFパワー100Wであった。 Next, the remaining film 24 was removed by O 2 plasma ashing (FIG. 2E). At this time, the O 2 plasma ashing conditions were an O 2 flow rate of 50 sccm, a pressure of 30 Pa, and an RF power of 100 W.

このとき、残膜24をO プラズマアッシングによって除去すると、樹脂パターン23および微小突起26の高さが減少したものの、樹脂パターン23上には微小突起26が残存していた。以上より、シリコンウェハ上に、微小突起26を備えた樹脂パターン23を有するパターン転写体20を形成することができた。 At this time, when the remaining film 24 was removed by O 2 plasma ashing, the heights of the resin pattern 23 and the minute protrusions 26 were reduced, but the minute protrusions 26 remained on the resin pattern 23. As described above, the pattern transfer body 20 having the resin pattern 23 provided with the fine protrusions 26 can be formed on the silicon wafer.

次に、樹脂パターン23をエッチングマスクとして、シリコンウェハのエッチングを行った(図2(f))。このとき、シリコンウェハのエッチングの条件は、CF 流量30sccm、C 流量20sccm、圧力30Pa、ICPパワー500W、RIEパワー50Wであった。 Next, the silicon wafer was etched using the resin pattern 23 as an etching mask (FIG. 2F). At this time, the etching conditions of the silicon wafer were CF 4 flow rate 30 sccm, C 4 F 8 flow rate 20 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 500 W, and RIE power 50 W.

このとき、シリコンウェハのエッチングを行うと、微小突起26は消失し、樹脂パターン23の高さは減少したが、樹脂パターン23の矩形性は十分に保たれていた。そのため、シリコンウェハに、寸法精度が高く断面形状が矩形であるパターン27を形成することができた。   At this time, when the silicon wafer was etched, the minute protrusions 26 disappeared and the height of the resin pattern 23 decreased, but the rectangularity of the resin pattern 23 was sufficiently maintained. Therefore, a pattern 27 having a high dimensional accuracy and a rectangular cross-sectional shape could be formed on the silicon wafer.

次に、O プラズマアッシング(条件:O 流量50sccm、圧力30Pa、RFパワー100W)によって樹脂を剥離した。 Next, the resin was peeled off by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 50 sccm, pressure 30 Pa, RF power 100 W).

以上より、寸法精度が高く断面形状が矩形であるパターン27が形成されたシリコンウェハ25を得ることができた。   From the above, it was possible to obtain the silicon wafer 25 on which the pattern 27 having a high dimensional accuracy and a rectangular cross-sectional shape was formed.

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、パターン形成体として、インプリントモールド、半導体デバイス、光学素子、配線回路(ディ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)、マイクロ流路などに利用することが期待される。   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, an imprint mold, a semiconductor device, an optical element, a wiring circuit (such as a dialer machine structure wiring), a recording device (such as a hard disk or a DVD), a medical test chip (such as a DNA analysis application), a display, etc. (Diffusion plate, light guide plate, etc.), expected to be used for micro-channels.

210…モールド
211…基材
212…樹脂層
213…樹脂パターン
214…残膜
215…パターンを有する基材
217…変形した樹脂パターン
218…パターン
220…モールド
221…基材
222…樹脂層
223…樹脂パターン
224…残膜
225…パターンを有する基材
227…変形した樹脂パターン
228…パターン
11…基板
12…ハードマスク層
13…レジスト膜
14…レジストパターン
15…ハードマスク層のパターン
16…インプリントモールド
17…基板のパターン
18…インプリントモールドのマイクロトレンチ
20…パターン転写体
21…基材
22…樹脂層
23…樹脂パターン
24…残膜
25…矩形のパターンが形成されたシリコンウェハ
26…微小突起
27…パターン
210 ... Mold 211 ... Base 212 ... Resin layer 213 ... Resin pattern 214 ... Residual film 215 ... Patterned base 217 ... Deformed resin pattern 218 ... Pattern 220 ... Mold 221 ... Base 222 ... Resin layer 223 ... Resin pattern 224 ... Residual film 225 ... Base material 227 having pattern ... Deformed resin pattern 228 ... Pattern 11 ... Substrate 12 ... Hard mask layer 13 ... Resist film 14 ... Resist pattern 15 ... Hard mask layer pattern 16 ... Imprint mold 17 ... Substrate pattern 18 ... Imprint mold micro-trench 20 ... Pattern transfer body 21 ... Base material 22 ... Resin layer 23 ... Resin pattern 24 ... Residual film 25 ... Silicon wafer 26 with rectangular pattern formed ... Micro projection 27 ... Pattern

Claims (5)

インプリント法によるパターン形成に用いる凹状のパターンを備えたインプリント用モールドであって、前記凹状のパターンの角隅部に凹状のマイクロトレンチを有することを特徴とするインプリント用モールド。   An imprint mold having a concave pattern used for pattern formation by an imprint method, wherein a concave microtrench is provided at a corner of the concave pattern. 請求項1に記載のインプリント用モールドの作製方法であって、
基板にハードマスク層を形成し、
前記ハードマスク層をパターニング処理し、
前記インプリント用モールドの凹状のパターンに対応する凸状のパターンの先端角部に、前記インプリント用モールドの凹状のパターンの角隅部における凹状のマイクロトレンチに対応する壁状の突起が形成される所定の条件で、前記パターニングされたハードマスク層をエッチングマスクとする異方性エッチングを前記基板に対して行い、
前記異方性エッチングを行った基板から前記パターニングされたハードマスク層を除去する、
ことを特徴とするインプリント用モールドの作製方法。
A method for producing an imprint mold according to claim 1,
Forming a hard mask layer on the substrate,
Patterning the hard mask layer;
Wall-shaped projections corresponding to the concave micro-trench at the corners of the concave pattern of the imprint mold are formed at the corners of the convex pattern corresponding to the concave pattern of the imprint mold. An anisotropic etching is performed on the substrate using the patterned hard mask layer as an etching mask under predetermined conditions.
Removing the patterned hard mask layer from the anisotropically etched substrate;
A method for producing an imprint mold characterized by the above.
前記基板は、石英基板であり、前記ハードマスク層は、Crからなる層であることを特徴とする、請求項2に記載のインプリント用モールドの作製方法。   The method for producing an imprint mold according to claim 2, wherein the substrate is a quartz substrate, and the hard mask layer is a layer made of Cr. インプリント用モールドを用いたパターン転写により前記インプリント用モールドのパターンが転写されるパターン転写体であって、
基材と、
前記基材に形成されて、前記インプリント用モールドとして請求項1に記載のインプリント用モールドを用いたパターン転写が行われる被転写層とを備え、
前記被転写層に、前記インプリント用モールドの凹状のパターンに対応する凸状のパターンと、前記凹状のパターンの角隅部における凹状のマイクロトレンチに対応し前記凸状のパターンの先端角部に位置する壁状の突起とが形成されている、
ことを特徴とするパターン転写体。
A pattern transfer body to which a pattern of the imprint mold is transferred by pattern transfer using an imprint mold,
A substrate;
A transfer layer formed on the base material and subjected to pattern transfer using the imprint mold according to claim 1 as the imprint mold;
In the transferred layer, a convex pattern corresponding to the concave pattern of the imprint mold and a concave micro-trench in the corner corner of the concave pattern are formed at the tip corner of the convex pattern. A wall-shaped protrusion is formed,
A pattern transfer body characterized by that.
前記凸状のパターン及び前記壁状の突起が形成された被転写層は、前記基板の異方性エッチングにおけるエッチングマスクとして使用されることを特徴とする請求項4に記載のパターン転写体。   The pattern transfer body according to claim 4, wherein the transferred layer on which the convex pattern and the wall-shaped protrusion are formed is used as an etching mask in anisotropic etching of the substrate.
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