JP2012074566A - Pattern formation method and pattern formation body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern formation method and a pattern formation body, suitable for forming a three-dimensionally structured fine patterns having a plurality of steps.SOLUTION: In the pattern formation method and the pattern formation body having the three-dimensionally structured fine patterns with the plurality of steps, the pattern formation method includes: forming a hard mask layer 12 of a first layer, an etch stopper layer 13 and a hard mask layer 22 of a second layer; patterning the hard mask layers and the etch stopper layer; and performing anisotropic etching on the substrate 11, using the hard mask layers as etching masks.

Description

本発明は、微細な3次元構造パターンの形成方法、ならびに該パターン形成方法を用いて製造されたパターン形成体に関する。   The present invention relates to a method for forming a fine three-dimensional structure pattern, and a pattern forming body manufactured using the pattern forming method.

基材に特定の微細な3次元構造パターンを形成した構造物は、広範に用いられている。微細な3次元構造パターンを形成した構造物としては、例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス、医療検査用チップ、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。
近年、より微細なパターンや、より段数の多い構造に対する要求が増加している。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いる。
Structures in which a specific fine three-dimensional structure pattern is formed on a substrate are widely used. Examples of the structure in which a fine three-dimensional structure pattern is formed include a semiconductor device, an optical element, a wiring circuit, a recording device, a medical inspection chip, a display panel, a microchannel, and the like.
In recent years, there has been an increasing demand for finer patterns and structures with more stages. For example, in the semiconductor field, a dual damascene structure in which a specific fine three-dimensional structure pattern is formed has been proposed.

例えば、下記特許文献1では、デュアルダマシン構造の形成方法として、インプリント技術を用いる方法が開示されている。インプリント法においては、モールドに形成された3次元構造パターンを転写することが可能であるので、多段構造のパターンを転写することも可能である。これにより、必要な工程数を削減できるということから、多段構造のインプリントモールドに対する要望が高まっている。   For example, Patent Document 1 below discloses a method using an imprint technique as a method for forming a dual damascene structure. In the imprint method, it is possible to transfer a three-dimensional structure pattern formed on a mold, so it is also possible to transfer a multi-stage structure pattern. Thereby, since the number of necessary processes can be reduced, there is an increasing demand for an imprint mold having a multistage structure.

また、微細な3次元構造パターンを転写するためのインプリントモールドの製造には、微細な3次元構造パターンの形成方法を用いることが知られている。
また、特定の微細な3次元構造パターン(例えば、多段の階段状構造など)を製造する方法として、荷電粒子線リソグラフィを用いて階段状構造を形成する方法が知られている。
In addition, it is known that a method for forming a fine three-dimensional structure pattern is used for manufacturing an imprint mold for transferring a fine three-dimensional structure pattern.
Further, as a method for manufacturing a specific fine three-dimensional structure pattern (for example, a multi-step staircase structure), a method of forming a staircase structure using charged particle beam lithography is known.

また、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。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。
例えば、下記特許文献2では、レジスト表層に架橋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開示されている。
また、微細な3次元構造パターンの形成では、3次元パターンに応じて複数回のレジストのパターニングを行うことが知られている。
In the lithography method, it is known that a drawn resist pattern collapses in a development process after exposure. It is known that the collapse of the resist pattern is more likely to occur as the pattern has a higher aspect ratio.
For example, Patent Document 2 below discloses a method of suppressing collapse of a resist pattern by forming a bridge on a resist surface layer.
Further, it is known that a fine three-dimensional structure pattern is formed by patterning a resist a plurality of times in accordance with the three-dimensional pattern.

このとき、図2に示すように、1段のパターンが形成された基板37には、ハードマスクパターン36を含む全面にレジスト膜44を平坦にコートできなくなってしまう。平坦でないレジスト膜44にパターニングを行うと、レジストパターンの位置精度が低下するため、所望するレジストパターンを形成することは困難である。また、図3(a)に示すように、レジスト膜44が平坦になるようにレジスト膜44を厚くした場合には、形成したレジストパターン55のアスペクト比が高くなるため、図3(b)に示すように、レジストパターン55の倒壊が発生し、所望するレジストパターンを得ることが困難である。   At this time, as shown in FIG. 2, the resist film 44 cannot be flatly coated on the entire surface including the hard mask pattern 36 on the substrate 37 on which the one-step pattern is formed. If patterning is performed on the resist film 44 that is not flat, the positional accuracy of the resist pattern is lowered, so that it is difficult to form a desired resist pattern. Further, as shown in FIG. 3A, when the resist film 44 is thickened so that the resist film 44 becomes flat, the aspect ratio of the formed resist pattern 55 becomes high. As shown, the resist pattern 55 collapses and it is difficult to obtain a desired resist pattern.

また、一般にレジスト膜は絶縁物であるために、電子線による描画を行う際には、負電荷を持つ電子線によってレジスト膜表面に負電荷が誘起され、その負電荷が放電できないと、レジスト膜表面に負電荷が蓄積され、その蓄積された負電荷によって電子線がレジスト膜表面近くで曲げられてしまい、描画の位置ずれが生じてしまうという問題があるため、導電性を持たない基板上にレジスト膜のパターニングを行うことは困難である。
また、導電性のハードマスク層をエッチングマスクとして絶縁性の基板に異方性エッチングを行うことにより、絶縁性の基板に段差を形成すると、段差の凹部にはハードマスク層が存在しないため、段差を備えた基板上に新たにレジストのパターニングを行う工程において、負電荷の蓄積による描画の位置ずれが問題となる。
In general, since a resist film is an insulator, when drawing with an electron beam, a negative charge is induced on the surface of the resist film by an electron beam having a negative charge, and the negative charge cannot be discharged. Negative charges are accumulated on the surface, and the accumulated negative charges cause the electron beam to bend near the resist film surface, resulting in a misalignment in drawing. It is difficult to pattern the resist film.
In addition, when a step is formed on an insulating substrate by performing anisotropic etching on the insulating substrate using the conductive hard mask layer as an etching mask, there is no hard mask layer in the concave portion of the step. In the process of newly patterning a resist on a substrate provided with the above, drawing misalignment due to accumulation of negative charges becomes a problem.

以下、従来の典型的な多段構造のパターン形成方法の一例を図4を参照して説明する。
まず、図4(a)に示すように、ハードマスク層32を備えた基板31に、レジストをコートして第1のレジスト膜34を形成する。
次に、図4(b)に示すように、第1のレジスト膜34のパターニングを行い、第1のレジストパターン35を形成する。
次に、図4(c)に示すように、第1のレジストパターン35をマスクとしてハードマスク層32をエッチングし、第1のハードマスクパターン36を形成する。
Hereinafter, an example of a conventional typical multi-stage pattern forming method will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 4A, a substrate 31 provided with a hard mask layer 32 is coated with a resist to form a first resist film 34.
Next, as shown in FIG. 4B, the first resist film 34 is patterned to form a first resist pattern 35.
Next, as shown in FIG. 4C, the hard mask layer 32 is etched using the first resist pattern 35 as a mask to form a first hard mask pattern 36.

次に、図4(d)に示すように、第1のハードマスクパターン36をマスクとして基板31をエッチング、洗浄し、1段のパターンが形成された基板37が作製される。
次に、図4(e)に示すように、1段のパターンが形成された基板37に再度レジストをコートして第2のレジスト膜44を形成する。
次に、図4(f)に示すように、第2のレジスト膜44のパターニングを行い、第2のレジストパターン45を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the substrate 31 is etched and washed using the first hard mask pattern 36 as a mask to produce a substrate 37 on which a one-step pattern is formed.
Next, as shown in FIG. 4E, a second resist film 44 is formed by coating a resist again on the substrate 37 on which a one-step pattern is formed.
Next, as shown in FIG. 4F, the second resist film 44 is patterned to form a second resist pattern 45.

次に、図4(g)に示すように、第2のレジストパターン45をマスクとして第1のハードマスクパターン36をエッチングして、第2のハードマスクパターン46を形成する。
次に、図4(h)に示すように、エッチングされた第2のハードマスクパターン46をマスクとして1段のパターンが形成された基板37をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 4G, the first hard mask pattern 36 is etched using the second resist pattern 45 as a mask to form a second hard mask pattern 46.
Next, as shown in FIG. 4H, the substrate 37 on which the one-step pattern is formed is etched using the etched second hard mask pattern 46 as a mask.

次に、図4(i)に示すように、第2のハードマスクパターン46を洗浄して剥離し、2段のパターンが形成された基板47が作製される。
この従来の典型的な多段構造のパターン形成方法では、第2のレジストパターニング(図4(e)〜(f)参照)において、基板が既に段差を備えているため、図2に示すように、レジスト膜を平坦にコートすることができず、所望するレジストパターンを得ることが困難であり、微細な3次元パターンの形成に不適である。
Next, as shown in FIG. 4 (i), the second hard mask pattern 46 is washed and peeled off to produce a substrate 47 on which a two-stage pattern is formed.
In this conventional typical multi-stage pattern forming method, since the substrate already has a step in the second resist patterning (see FIGS. 4E to 4F), as shown in FIG. Since the resist film cannot be coated flatly, it is difficult to obtain a desired resist pattern, which is unsuitable for forming a fine three-dimensional pattern.

また、第N番目に形成するレジストパターンは第(N−1)番目に形成したパターンよりも小さいため、多段構造の段差が多くなるほど微細なレジストパターンを既に段差を備えた基板上のレジストに形成しなければならず、所望するレジストパターンを得ることが困難であり、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。
また、第1段目のパターンが形成された基板上の段差の凹部にはハードマスク層が存在しない。そのため、第2のレジストパターニングを行う工程(図4(e)〜(f)参照)において、電子線によってレジストに誘起された負電荷が放電されず、レジスト膜表面に負電荷が蓄積され、その負電荷によって電子線がレジスト膜表面近くで曲げられ、描画の位置ずれが生じるため、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。
例えば、下記特許文献3では、レジストパターン倒れの発生を抑制するために、基板に形成したハードマスク層に段差を形成する方法が開示されている。
In addition, since the Nth resist pattern is smaller than the (N-1) th formed pattern, a fine resist pattern is formed on a resist on a substrate already provided with a step as the level difference of the multi-step structure increases. Therefore, it is difficult to obtain a desired resist pattern, which is not suitable for forming a fine three-dimensional structure pattern.
Further, there is no hard mask layer in the concave portion of the step on the substrate on which the first step pattern is formed. Therefore, in the second resist patterning step (see FIGS. 4E to 4F), the negative charge induced in the resist by the electron beam is not discharged, and the negative charge is accumulated on the resist film surface. Since the electron beam is bent near the resist film surface due to the negative charge and the positional deviation of drawing occurs, it is unsuitable for forming a fine three-dimensional structure pattern.
For example, Patent Document 3 below discloses a method of forming a step in a hard mask layer formed on a substrate in order to suppress the occurrence of resist pattern collapse.

以下、段差を備えたハードマスク層を用いた多段構造のパターン形成方法の一例を図5を参照して説明する。
まず、図5(a)に示すように、ハードマスク層32を備えた基板31に、レジストをコートして第1のレジスト膜34を形成する。
次に、図5(b)に示すように、第1のレジスト膜34のパターニングを行い、第1のレジストパターン35を形成する。
次に、図5(c)に示すように、第1のレジストパターン35をマスクとしてハードマスク層32をエッチングし、第1のハードマスクパターン36を形成する。
次に、図5(d)に示すように、第1のレジストパターン35を洗浄し、剥離する。
Hereinafter, an example of a pattern forming method having a multi-stage structure using a hard mask layer having a step will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 5A, a first resist film 34 is formed by coating a resist on a substrate 31 provided with a hard mask layer 32.
Next, as shown in FIG. 5B, the first resist film 34 is patterned to form a first resist pattern 35.
Next, as shown in FIG. 5C, the hard mask layer 32 is etched using the first resist pattern 35 as a mask to form a first hard mask pattern 36.
Next, as shown in FIG. 5D, the first resist pattern 35 is washed and peeled off.

次に、図5(e)に示すように、第1のハードマスクパターン36が形成された基板31に再度レジストをコートして第2のレジスト膜44を形成する。
次に、図5(f)に示すように、第2のレジスト膜44のパターニングを行い、第2のレジストパターン45を形成する。
次に、図5(g)に示すように、第2のレジストパターン45をマスクとして第1のハードマスクパターン36をエッチングし、段差を備えたハードマスクパターン56を形成する。
Next, as shown in FIG. 5E, a resist is coated again on the substrate 31 on which the first hard mask pattern 36 is formed to form a second resist film 44.
Next, as shown in FIG. 5 (f), the second resist film 44 is patterned to form a second resist pattern 45.
Next, as shown in FIG. 5G, the first hard mask pattern 36 is etched using the second resist pattern 45 as a mask to form a hard mask pattern 56 having a step.

次に、図5(h)に示すように、段差を備えたハードマスクパターン56をマスクとして、基板31をエッチングし、第2のレジストパターン45を洗浄し、剥離して、1段のパターンが形成された基板37が作製される。
次に、図5(i)に示すように、段差を備えたハードマスクパターン56をエッチングし、第2のハードマスクパターン46を形成する。
次に、図5(j)に示すように、第2のハードマスクパターン46をマスクとして、1段のパターンが形成された基板37をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 5H, using the hard mask pattern 56 having a step as a mask, the substrate 31 is etched, the second resist pattern 45 is washed, and peeled to form a one-step pattern. The formed substrate 37 is produced.
Next, as shown in FIG. 5I, the hard mask pattern 56 having a step is etched to form a second hard mask pattern 46.
Next, as shown in FIG. 5J, the substrate 37 on which the one-step pattern is formed is etched using the second hard mask pattern 46 as a mask.

次に、図5(k)に示すように、第2のハードマスクパターン46を洗浄し、剥離して、2段のパターンが形成された基板47が作製される。
この段差を備えたハードマスク層を備えた多段構造のパターン形成方法では、第2のレジストパターニングを行う工程(図5(e)〜(f))において、導電性のハードマスク層が基板上の一部分にしか存在しないため、電子線によってレジストに誘起された負電荷が放電されず、レジスト膜表面に負電荷が蓄積され、その負電荷によって電子線がレジスト膜表面近くで曲げられ、描画の位置ずれが生じるため、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。
Next, as shown in FIG. 5 (k), the second hard mask pattern 46 is washed and peeled off to produce a substrate 47 on which a two-stage pattern is formed.
In the pattern forming method having the multi-stage structure including the hard mask layer having the step, the conductive hard mask layer is formed on the substrate in the second resist patterning step (FIGS. 5E to 5F). Since it exists only in a part, the negative charge induced in the resist by the electron beam is not discharged, the negative charge accumulates on the resist film surface, the electron beam is bent near the resist film surface by the negative charge, and the drawing position Since deviation occurs, it is not suitable for forming a fine three-dimensional structure pattern.

また、ドライエッチングを行うことによりハードマスク層に段差を形成すると、パターンの肩部分のほうが平坦部よりも速くハードマスク層のエッチングが進行するため、ハードマスク層に形成する段差の断面形状が図6(a)に示すような矩形にはならず、図6(b)に示すようになだらかになり、基板に寸法精度良く段差を形成することは困難であるため、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。   In addition, when a step is formed in the hard mask layer by performing dry etching, the etching of the hard mask layer proceeds faster in the shoulder portion of the pattern than in the flat portion. 6 (a) does not become a rectangle as shown in FIG. 6 (b), and it is difficult to form a step on the substrate with high dimensional accuracy. Not suitable for formation.

特表2007−521645号公報Special table 2007-521645 gazette 特開2004−085792号公報JP 2004-085792 A 特開2009−111241号公報JP 2009-111241 A

本発明は、複数の段差を備えた微細な3次元構造パターンの形成に好適なパターン形成方法及びパターン形成体を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the pattern formation method and pattern formation body suitable for formation of the fine three-dimensional structure pattern provided with the several level | step difference.

本発明の請求項1に記載の発明は、基板上に第1層目のハードマスク層を形成し、前記基板上の前記第1層目のハードマスク層を備えた面に、第1層目のエッチストッパ層を形成し、前記基板上の前記第1層目のエッチストッパ層を備えた面に、第2層目から第N層目までのハードマスク層と、第2層目から第(N−1)層目までのエッチストッパ層とを交互に形成し、前記第N層目のハードマスク層のパターニング処理し、前記第(N−1)層目から第1層目までのエッチストッパ層と、前記第(N−1)層目から第1層目までのハードマスク層とを交互にパターニング処理し、前記パターニングされた第1層目から第N層目までのハードマスク層をエッチングマスクとして前記基板に第1段目の異方性エッチングしてパターニング処理することを特徴とするパターン形成方法である。なお、本発明において、Nは2以上の自然数とする。   According to a first aspect of the present invention, a first hard mask layer is formed on a substrate, and the first layer is provided on a surface of the substrate having the first hard mask layer. The etch stopper layer is formed, and the hard mask layer from the second layer to the Nth layer and the second layer to the (( N-1) Etch stopper layers up to the first layer are alternately formed, patterning processing of the Nth hard mask layer is performed, and etch stoppers from the (N-1) th layer to the first layer are performed. Layer and the hard mask layers from the (N-1) th layer to the first layer are alternately patterned, and the hard mask layers from the first layer to the Nth layer are etched. As a mask, the substrate is patterned by first-stage anisotropic etching. It is a pattern forming method comprising. In the present invention, N is a natural number of 2 or more.

また、請求項2に記載の発明は、前記第(N−1)層目のハードマスク層に形成するパターンの線幅は前記第N層目のハードマスク層に形成するパターンの線幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法である。
また、請求項3に記載の発明は、前記基板の前記第1段目のパターンが形成された側に、順に、第2段目から第N段目までのパターニング処理する工程と、を備え、前記第N段目のパターンの線幅は第(N−1)段目のパターンの線幅よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン形成方法である。
The line width of the pattern formed on the (N-1) th hard mask layer may be larger than the line width of the pattern formed on the Nth hard mask layer. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is large.
The invention according to claim 3 includes a step of performing patterning processing from the second stage to the Nth stage in order on the side of the substrate on which the first stage pattern is formed, 3. The pattern forming method according to claim 1, wherein a line width of the N-th pattern is smaller than a line width of the (N−1) -th pattern.

また、請求項4に記載の発明は、前記基板は、石英基板であり、前記第1層目から第N層目までのハードマスク層は、クロムからなる層であり、前記第1層目から第(N−1)層目までのエッチストッパ層は、シリコンからなる層であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のパターン形成方法である。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れか一項に記載のパターン形成方法を用いて形成されたことを特徴とするパターン形成体である。
According to a fourth aspect of the present invention, the substrate is a quartz substrate, and the hard mask layers from the first layer to the Nth layer are layers made of chromium, and from the first layer 4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the etch stopper layers up to the (N-1) th layer are layers made of silicon.
The invention according to claim 5 is a pattern forming body formed by using the pattern forming method according to any one of claims 1 to 4.

本発明によれば、複数の段差を備えた微細な3次元構造パターンの形成に好適なパターン形成方法及びパターン形成体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pattern formation method and pattern formation body suitable for formation of the fine three-dimensional structure pattern provided with the several level | step difference can be provided.

本発明の実施例に係る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 which concerns on the Example 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. 従来の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 conventional pattern formation method. 従来の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 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.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明を行う。
<基板11に第1層目のハードマスク層12、エッチストッパ層13、及び第2層目のハードマスク層22を形成する工程(A)>(図1(a)参照)
まず、基板11上に第1層目のハードマスク層12を形成する。第1層目のハードマスク層12の形成方法としては、第1層目のハードマスク層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。
基板11は、用途に応じて適宜選択して良い。基板11としては、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。
第1層目のハードマスク層12は、基板11及びエッチストッパ層13とのエッチング選択比が高く、導電性の材料であれば良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Step (A) of Forming First Hard Mask Layer 12, Etch Stopper Layer 13, and Second Hard Mask Layer 22 on Substrate 11> (See FIG. 1A)
First, the first hard mask layer 12 is formed on the substrate 11. As a method for forming the first hard mask layer 12, a known thin film forming technique may be used as appropriate according to the material selected for the first hard mask layer 12. For example, a sputtering method or the like may be used.
The substrate 11 may be appropriately selected according to the application. As the substrate 11, for example, a silicon substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, an SOI substrate, or the like may be suitably used.
The first hard mask layer 12 may be any conductive material having a high etching selectivity with respect to the substrate 11 and the etch stopper layer 13.

次に、基板11の第1層目のハードマスク層12を形成した面に、(第1層目の)エッチストッパ層13を形成する。エッチストッパ層の形成方法としては、エッチストッパ層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。
エッチストッパ層は、第1層目のハードマスク層12及び第2層目のハードマスク層22とのエッチング選択比が高い材料であれば良い。
Next, an etch stopper layer 13 (first layer) is formed on the surface of the substrate 11 on which the first hard mask layer 12 is formed. As a method for forming the etch stopper layer, a known thin film forming technique may be used as appropriate according to the material selected for the etch stopper layer. For example, a sputtering method or the like may be used.
The etch stopper layer may be a material having a high etching selectivity with respect to the first hard mask layer 12 and the second hard mask layer 22.

次に、基板11のエッチストッパ層13を形成した面に、第2層目のハードマスク層22を形成する。第2層目のハードマスク層22の形成方法としては、第2層目のハードマスク層22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。
第2層目のハードマスク層22は、エッチストッパ層13とのエッチング選択比が高く、導電性の材料であれば良い。
Next, a second hard mask layer 22 is formed on the surface of the substrate 11 on which the etch stopper layer 13 is formed. As a method of forming the second hard mask layer 22, a known thin film forming technique may be used as appropriate according to the material selected for the second hard mask layer 22. For example, a sputtering method or the like may be used.
The second hard mask layer 22 may be any conductive material having a high etching selectivity with respect to the etch stopper layer 13.

ここで、例えば、基板11として石英基板を用いた場合、第1層目のハードマスク層12にはCr(クロム)からなる層、エッチストッパ層にはSi(シリコン)からなる層、第2層目のハードマスク層にはクロムからなる層を用いることが好ましい。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、本発明の形態のパターン形成方法を用いる場合に好適である。   Here, for example, when a quartz substrate is used as the substrate 11, the first hard mask layer 12 is made of Cr (chrome), the etch stopper layer is made of Si (silicon), and the second layer. It is preferable to use a layer made of chromium as the eye hard mask layer. The quartz substrate is transmissive to general exposure light. In particular, the pattern forming method of the present invention is applied to the manufacturing process of an imprint mold or a photomask used for the optical imprint method. It is suitable for use.

第1層目のハードマスク層12にはクロムからなる層を用いることで、後述する<第1層目のハードマスク層12のパターニングを行う工程(C)>におけるレジスト膜24を用いたリソグラフィにおいて、電子線による負電荷の蓄積を防ぐことができ、第1層目のハードマスク層12のパターニングにおいて、一般的なエッチング条件において、第1層目のハードマスク層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。また、後述する<基板11に第1段目の異方性エッチングを行う工程(D)>及び<基板11に第2段目の異方性エッチングを行う工程(F)>において、一般的なエッチング条件において、基板11を第1層目のハードマスク層12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。また、後述する<第1層目のハードマスクパターン16に異方性エッチングを行う工程(E)>において、一般的なエッチング条件において、第1層目のハードマスク層12を基板11及びエッチストッパ層13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。   In lithography using the resist film 24 in <step (C) of patterning the first hard mask layer 12>, which will be described later, by using a layer made of chromium for the first hard mask layer 12 In the patterning of the first hard mask layer 12, the first hard mask layer 12 is etched with respect to the substrate 11 under general etching conditions. The selection ratio can be set high. Further, in <step (D) of performing first-stage anisotropic etching on substrate 11> and <step (F) of performing second-stage anisotropic etching on substrate 11> described later, Under the etching conditions, the etching selectivity of the substrate 11 with respect to the first hard mask layer 12 can be set high. Further, in <step (E) of performing anisotropic etching on the first hard mask pattern 16> described later, the first hard mask layer 12 is formed on the substrate 11 and the etch stopper under general etching conditions. The etching selectivity can be set higher with respect to the layer 13.

また、エッチストッパ層13にはシリコンからなる層を用いることで、後述する<第2層目のハードマスク層22のパターニングを行う工程(B)>におけるエッチストッパ層13のエッチングにおいて、一般的なエッチング条件において、エッチストッパ層13を第1層目のハードマスク層12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。
また、第2層目のハードマスク層22にはクロムからなる層を用いることで、後述する<第2層目のハードマスク層22のパターニングを行う工程(B)>における第1のレジスト膜14を用いたリソグラフィにおいて、電子線による負電荷の蓄積を防ぐことができ、第2層目のハードマスク層22のパターニングにおいて、一般的なエッチング条件に置いて、第2層目のハードマスク層22をエッチストッパ層13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。
Further, by using a layer made of silicon for the etch stopper layer 13, a general etching process for the etch stopper layer 13 in the <step (B) of patterning the second hard mask layer 22>, which will be described later, is used. Under the etching conditions, the etching stopper layer 13 can be set to have a higher etching selectivity than the first hard mask layer 12.
In addition, by using a layer made of chromium for the second hard mask layer 22, the first resist film 14 in the <step (B) of patterning the second hard mask layer 22> described later is used. In the lithography using, the accumulation of negative charges due to the electron beam can be prevented, and the second hard mask layer 22 is subjected to general etching conditions in the patterning of the second hard mask layer 22. The etching selectivity with respect to the etch stopper layer 13 can be set high.

<第2層目のハードマスク層22のパターニングを行う工程(B)>
次に、第2層目のハードマスク層22のパターニングを行う。第2層目のハードマスク層22のパターニングを行う方法としては、第1のレジスト膜14を用いたリソグラフィを用いる。例えば、第2層目のハードマスク層22のパターニングは、第2層目のハードマスク層22上に第1のレジスト膜14を形成する(図1(b))。次に、第1のレジスト膜14をパターニングし、第1のレジストパターン15を形成する(図1(c))。次に、第1のレジストパターン15をマスクとしてエッチングを行うことにより、第2層目のハードマスク層22のパターニングを行い、第2層目のハードマスクパターン26を形成する(図1(d))。第2層目のハードマスク層22のパターニングを行った後は、第2層目のハードマスクパターン26をマスクとしてエッチストッパ層13のエッチングを行い(図1(e))、次に、第1のレジストパターン15を洗浄して剥離する(図1(f))。
<Step of Patterning Second Hard Mask Layer 22 (B)>
Next, the second hard mask layer 22 is patterned. As a method of patterning the second hard mask layer 22, lithography using the first resist film 14 is used. For example, in patterning the second hard mask layer 22, the first resist film 14 is formed on the second hard mask layer 22 (FIG. 1B). Next, the first resist film 14 is patterned to form a first resist pattern 15 (FIG. 1C). Next, by etching using the first resist pattern 15 as a mask, the second hard mask layer 22 is patterned to form a second hard mask pattern 26 (FIG. 1D). ). After patterning the second hard mask layer 22, the etch stopper layer 13 is etched using the second hard mask pattern 26 as a mask (FIG. 1 (e)). The resist pattern 15 is cleaned and peeled off (FIG. 1 (f)).

このとき、第2層目のハードマスクパターン26の線幅は、後述する<第1層目のハードマスク層12のパターニングを行う工程(C)>において形成する第1層目のハードマスクパターン16の線幅よりも小さい。このため、複数のパターンのうち、最も微細なパターンを、段差のない基板上に形成された平坦な第1のレジスト膜14を用いたリソグラフィを用いて形成することができ、ハードマスク層22に精度よくパターンを形成することができる。   At this time, the line width of the second-layer hard mask pattern 26 is set to be the first-layer hard mask pattern 16 formed in <Step (C) of patterning the first-layer hard mask layer 12> to be described later. Is smaller than the line width. For this reason, the finest pattern among the plurality of patterns can be formed by lithography using the flat first resist film 14 formed on the substrate having no step, and the hard mask layer 22 is formed. A pattern can be formed with high accuracy.

ここで、ハードマスク層22のパターニングにおいては、第2層目のハードマスク層22はエッチストッパ層13に対してエッチング選択比が高い材料であるため、第2層目のハードマスクパターン26の断面形状を矩形とすることができる。このため、基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
また、エッチストッパ層13のエッチングにおいては、エッチストッパ層13は第1層目のハードマスク層12に対してエッチング選択比が高い材料であるため、パターニングされたエッチストッパ層13’の断面形状を矩形とすることができる。このため、基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
Here, in the patterning of the hard mask layer 22, the second hard mask layer 22 is made of a material having a high etching selectivity with respect to the etch stopper layer 13. The shape can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the substrate 11 with high dimensional accuracy.
In the etching of the etch stopper layer 13, the etch stopper layer 13 is a material having a high etching selectivity with respect to the first hard mask layer 12, so that the cross-sectional shape of the patterned etch stopper layer 13 'is changed. It can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the substrate 11 with high dimensional accuracy.

<第1層目のハードマスク層12のパターニングを行う工程(C)>
次に、第1層目のハードマスク層12のパターニングを行う。第1層目のハードマスク層12のパターニングを行う方法としては、第2のレジスト膜24を用いたリソグラフィ法を用いる。例えば、第1層目のハードマスク層12のパターニングは、第2層目のハードマスクパターン26を含む基板11上に第2のレジスト膜24を形成する(図1(g))。次に、第2のレジスト膜24をパターニングし、第2のレジストパターン25を形成する(図1(h))。次に、第2のレジストパターン25をマスクとしてエッチングを行うことにより、第1層目のハードマスク層12のパターニングを行い、第1層目のハードマスクパターン16を形成する(図1(i))。第1層目のハードマスク層12のパターニングを行った後は、第2のレジストパターン25を洗浄して剥離する(図1(j))。
<Step of Patterning First Hard Mask Layer 12 (C)>
Next, the first hard mask layer 12 is patterned. As a method for patterning the first hard mask layer 12, a lithography method using the second resist film 24 is used. For example, in the patterning of the first hard mask layer 12, the second resist film 24 is formed on the substrate 11 including the second hard mask pattern 26 (FIG. 1G). Next, the second resist film 24 is patterned to form a second resist pattern 25 (FIG. 1H). Next, by etching using the second resist pattern 25 as a mask, the first hard mask layer 12 is patterned to form the first hard mask pattern 16 (FIG. 1I). ). After patterning the first hard mask layer 12, the second resist pattern 25 is washed and peeled off (FIG. 1 (j)).

ここで、第2のレジスト膜24のパターニングにおいては、既に形成されている第2層目のハードマスクパターン26の線幅が十分に微細であるため、十分な平坦性をもって第2のレジスト膜24をコートすることができる。このため、第2のレジスト膜24を厚くすることなく、第2のレジスト膜24のパターニングの位置精度を向上させることができ、第2のレジストパターン25の倒壊を抑制し、所望のパターンを精度良く得ることができる。   Here, in the patterning of the second resist film 24, since the line width of the already formed second layer hard mask pattern 26 is sufficiently fine, the second resist film 24 has sufficient flatness. Can be coated. For this reason, the positional accuracy of the patterning of the second resist film 24 can be improved without increasing the thickness of the second resist film 24, the collapse of the second resist pattern 25 can be suppressed, and the desired pattern can be accurately obtained. Can get well.

また、第2のレジスト膜24のパターニングにおいて、電子線によってレジストに誘起された負電荷が第1層目のハードマスク層12を介して放電される。このため、第2のレジスト膜24に負電荷が蓄積されず、第2のレジスト膜24のパターニングにおいて描画の位置ずれを防ぐことができ、精度良く描画を行うことができる。
さらに、第1層目のハードマスク層12は基板11に対してエッチング選択比が高い材料であるため、第1層目のハードマスクパターン16の断面形状を矩形とすることができる。このため、基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
Further, in the patterning of the second resist film 24, the negative charge induced in the resist by the electron beam is discharged through the first hard mask layer 12. For this reason, negative charges are not accumulated in the second resist film 24, and it is possible to prevent misalignment of drawing in the patterning of the second resist film 24 and to perform drawing with high accuracy.
Further, since the first hard mask layer 12 is made of a material having a high etching selectivity with respect to the substrate 11, the cross-sectional shape of the first hard mask pattern 16 can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the substrate 11 with high dimensional accuracy.

<基板11に第1段目の異方性エッチングを行う工程(D)>
次に、基板11上の第1層目のハードマスクパターン16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(k))。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よく、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。また、エッチングの条件は、用いた第1層目のハードマスク層12、第2層目のハードマスク層22、及び基板11の材料に応じて、適宜調節して良い。このとき、基板11には、第1層目のハードマスクパターン16の線幅に応じて、第2層目のハードマスクパターン26の線幅よりも大きな線幅の段差が形成される。
<Step (D) of performing first-stage anisotropic etching on substrate 11>
Next, anisotropic etching is performed on the substrate 11 from the side on which the first-layer hard mask pattern 16 is formed on the substrate 11 (FIG. 1 (k)). As the etching, a known etching method may be used as appropriate. For example, dry etching, wet etching, or the like may be used. Etching conditions may be appropriately adjusted according to the materials of the first hard mask layer 12, the second hard mask layer 22, and the substrate 11 used. At this time, a step having a line width larger than the line width of the second-layer hard mask pattern 26 is formed on the substrate 11 in accordance with the line width of the first-layer hard mask pattern 16.

<第1層目のハードマスクパターン16に異方性エッチングを行う工程(E)>
次に、第1層目のハードマスクパターン16の異方性エッチングを行う(図1(l))。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行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた第1層目のハードマスク層12、エッチストッパ層13、第2層目のハードマスク層22、及び基板11の材料に応じて、適宜調節して良い。
<Step (E) of performing anisotropic etching on hard mask pattern 16 of first layer>
Next, anisotropic etching of the hard mask pattern 16 of the first layer is performed (FIG. 1L). As the etching, a known etching method may be used as appropriate, for example, dry etching, wet etching, or the like may be performed. Etching conditions may be appropriately adjusted according to the materials of the first hard mask layer 12, the etch stopper layer 13, the second hard mask layer 22, and the substrate 11 used.

ここで、第1層目のハードマスクパターン16は基板11及びエッチストッパ層13に対してエッチング選択比が高い材料であるため、エッチングされた第1層目のハードマスクパターン16’の断面形状を矩形とすることができる。このため、基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。   Here, since the hard mask pattern 16 of the first layer is a material having a high etching selectivity with respect to the substrate 11 and the etch stopper layer 13, the cross-sectional shape of the etched hard mask pattern 16 ′ of the first layer is changed. It can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the substrate 11 with high dimensional accuracy.

<基板11に第2段目の異方性エッチングを行う工程(F)>
次に、1段のパターンが形成された基板17の第1層目のハードマスクパターン16’が形成された側から、1段のパターンが形成された基板17に異方性エッチングを行う(図1(m))。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。また、エッチングの条件は、用いた第1層目のハードマスク層12、及び基板11の材料に応じて、適宜調節して良い。このとき、1段のパターンが形成された基板17には、第2層目のハードマスクパターン26の線幅に応じて、前述の<基板11に第1段目の異方性エッチングを行う工程(D)>において基板11に形成された段差よりも、線幅が大きい段差が形成される。
<Step (F) of performing second-stage anisotropic etching on substrate 11>
Next, anisotropic etching is performed on the substrate 17 on which the first-stage pattern is formed from the side on which the first-layer hard mask pattern 16 'is formed on the substrate 17 on which the first-stage pattern is formed (see FIG. 1 (m)). 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. Etching conditions may be adjusted as appropriate depending on the materials of the first hard mask layer 12 and the substrate 11 used. At this time, the first-stage anisotropic etching is performed on the substrate 11 on the substrate 17 on which the first-stage pattern is formed according to the line width of the second-layer hard mask pattern 26 described above. In (D)>, a step having a larger line width than the step formed on the substrate 11 is formed.

また、上記工程(A)においてエッチストッパ層の形成とハードマスク層の形成を繰り返して3層以上のN層のハードマスク層を形成し、上記工程(B)及び工程(C)において第N層目から第1層目までのハードマスク層のパターニングを行い、上記工程(D)〜工程(F)を繰り返すことにより、基板に形成する3次元構造パターンを2段のみならず3段以上の多段(N段)の構造パターンとすることができる。   Further, the formation of the etch stopper layer and the formation of the hard mask layer are repeated in the step (A) to form three or more N hard mask layers, and the Nth layer in the steps (B) and (C). By patterning the hard mask layer from the first layer to the first layer and repeating the above steps (D) to (F), the three-dimensional structure pattern to be formed on the substrate is not only two steps but also three or more steps. A (N-stage) structure pattern can be obtained.

そして、上記工程(A)〜工程(F)の後、パターニングされたエッチストッパ層13’及び第1層目のハードマスクパターン16’のウェット剥離洗浄を行うことにより、位置精度及び寸法精度の高いインプリントモールドが作製される。
また、上記工程(A)〜工程(F)により作製されたパターン形成体から、位置精度及び寸法精度の高いフォトマスクを作製できる。
Then, after the steps (A) to (F), the patterned etch stopper layer 13 ′ and the first hard mask pattern 16 ′ are subjected to wet peeling cleaning, thereby achieving high positional accuracy and dimensional accuracy. An imprint mold is produced.
In addition, a photomask with high positional accuracy and dimensional accuracy can be manufactured from the pattern forming body manufactured by the above steps (A) to (F).

また、本発明によれば、多段構造パターンのなかで最も微細なパターンから順にレジストパターニングを行うことができる。このため、複数の段差を備えた微細な3次元構造パターンの形成を好適に行うことができる。   Moreover, according to the present invention, resist patterning can be performed in order from the finest pattern among the multi-stage structure patterns. For this reason, a fine three-dimensional structure pattern having a plurality of steps can be suitably formed.

以下、本発明の実施例のパターン形成方法について、図1を参照して、光インプリント用モールドを作製する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。
まず、図1(a)〜(b)に示すように、基板11には石英基板を用いた。石英基板11上に第1層目のハードマスク層としてCr膜30nm厚を製膜した第1層目のCr層12、エッチストッパ層としてSi膜20nm厚を製膜したSi層13、第2層目のハードマスク層としてCr膜30nm厚を製膜した第2層目のCr層22を順に形成し、第2層目のCr層22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厚をコートし第1のレジスト膜14とした。
Hereinafter, the pattern forming method of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 while giving an example in the case of producing an optical imprint mold. The pattern forming method of the embodiment of the present invention is not limited to the following embodiment.
First, a quartz substrate was used as the substrate 11 as shown in FIGS. A first Cr layer 12 having a Cr film thickness of 30 nm formed on the quartz substrate 11 as a first hard mask layer, a Si layer 13 having a Si film thickness of 20 nm formed as an etch stopper layer, and a second layer A second Cr layer 22 having a Cr film thickness of 30 nm was sequentially formed as a hard mask layer, and a positive resist FEP-171 (FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) was formed on the second Cr layer 22. (Manufactured) The first resist film 14 was coated to a thickness of 200 nm.

次に、図1(c)に示すように、電子線描画装置にて、第1のレジスト膜14に対して電子線をドーズ10μC/cm2で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス、及びリンス液の乾燥を行い、第1のレジストパターン15を得た。ここで、現像液にはTMAH水溶液、リンス液には純水を用いた。
次に、図1(d)に示すように、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第2層目のCr層22のエッチングを行い、第2層目のCrパターン26を得た。このとき、第2層目のCr層22のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wとした。
Next, as shown in FIG. 1C, after the electron beam is irradiated to the first resist film 14 at a dose of 10 μC / cm 2 with an electron beam drawing apparatus, a developing process using a developer is performed. The first resist pattern 15 was obtained by rinsing and drying the rinse solution. Here, a TMAH aqueous solution was used as a developing solution, and pure water was used as a rinsing solution.
Next, as shown in FIG. 1D, the second layer Cr layer 22 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus to obtain a second layer Cr pattern 26. At this time, the etching conditions for the second Cr layer 22 were Cl 2 flow rate 40 sccm, O 2 flow rate 10 sccm, He flow rate 80 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 120 W, and RIE power 50 W.

このとき、第2層目のCr層22は、Si層13に対してエッチング選択比が高い材料であるため、第2層目のCrパターン26の裾引きを軽減することができ、第2層目のCrパターン26の断面形状を矩形とすることができる。このため、石英基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
次に、図1(e)に示すように、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Si層13のエッチングを行い、パターニングされたSi層13’を得た。このとき、Si層13のエッチングの条件は、CF4流量30sccm、C48流量20sccm、圧力30Pa、ICPパワー500W、RIEパワー50Wとした。
このとき、Si層13は、第1層目のCr層12に対してエッチング選択比が高い材料であるため、パターニングされたSi層13’の裾引きを軽減することができ、パターニングされたSi層13’の断面形状を矩形とすることができる。このため、石英基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
At this time, since the second Cr layer 22 is a material having a higher etching selectivity than the Si layer 13, the tailing of the second Cr pattern 26 can be reduced. The cross-sectional shape of the eye Cr pattern 26 can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the quartz substrate 11 with high dimensional accuracy.
Next, as shown in FIG. 1E, the Si layer 13 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus to obtain a patterned Si layer 13 ′. At this time, the etching conditions for the Si layer 13 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.
At this time, since the Si layer 13 is a material having a high etching selectivity with respect to the first Cr layer 12, the tailing of the patterned Si layer 13 ′ can be reduced, and the patterned Si layer 13 can be reduced. The cross-sectional shape of the layer 13 ′ can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the quartz substrate 11 with high dimensional accuracy.

次に、図1(f)に示すように、O2プラズマアッシング(条件:O2流量500sccm、圧力30Pa、RIEパワー1000W)によってレジストパターン15を剥離した。 Next, as shown in FIG. 1F, the resist pattern 15 was removed by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RIE power 1000 W).

以上より、図1(f)に示すように、石英基板11上の第1層目のCr膜12上に第2層目のCrパターン26を形成することができた。
次に、図1(g)に示すように、第1層目のCr膜12と第2層目のCrパターン26とを備えた石英基板11上にポジ型レジスト200nm厚をコートし、第2のレジスト膜24とした。
From the above, as shown in FIG. 1 (f), the second layer Cr pattern 26 could be formed on the first layer Cr film 12 on the quartz substrate 11.
Next, as shown in FIG. 1 (g), a positive resist having a thickness of 200 nm is coated on the quartz substrate 11 provided with the first layer Cr film 12 and the second layer Cr pattern 26, The resist film 24 was obtained.

パターニングされたSi層13’と第2層目のCrパターン26の高さは低いため、第2のレジスト膜24は、十分な平坦性をもってコートすることができる。このため、第2のレジスト膜24を厚くすることなく、第2のレジスト膜24のパターニングの位置精度を向上させることができ、第2のレジストパターン25の倒壊を抑制し、所望のパターンを精度良く得ることができる。   Since the patterned Si layer 13 'and the second layer Cr pattern 26 are low in height, the second resist film 24 can be coated with sufficient flatness. For this reason, the positional accuracy of the patterning of the second resist film 24 can be improved without increasing the thickness of the second resist film 24, the collapse of the second resist pattern 25 can be suppressed, and the desired pattern can be accurately obtained. Can get well.

次に、図1(h)に示すように、電子線描画装置にて、第2のレジスト膜24に対して電子線をドーズ10μC/cm2で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス、及びリンス液の乾燥を行い、第2のレジストパターン25を得た。ここで、現像液にはTMAH水溶液、リンス液には純水を用いた。
第2のレジスト膜24のパターニングにおいて、電子線によってレジストに誘起された負電荷が第1層目のCr膜12を介して放電される。このため、第2のレジスト膜24に負電荷が蓄積されず、第2のレジスト膜24のパターニングにおいて描画の位置ずれを防ぐことができ、精度良く描画を行うことができる。
Next, as shown in FIG. 1 (h), the second resist film 24 is irradiated with an electron beam at a dose of 10 μC / cm 2 with an electron beam lithography apparatus, and then developed with a developer. The second resist pattern 25 was obtained by rinsing and drying the rinse solution. Here, a TMAH aqueous solution was used as a developing solution, and pure water was used as a rinsing solution.
In the patterning of the second resist film 24, negative charges induced in the resist by the electron beam are discharged through the first Cr film 12. For this reason, negative charges are not accumulated in the second resist film 24, and it is possible to prevent misalignment of drawing in the patterning of the second resist film 24 and to perform drawing with high accuracy.

次に、図1(i)に示すように、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第1層目のCr層12のエッチングを行い、第1層目のCrパターン16を得た。このとき、第1層目のCr層12のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wとした。
このとき、第1層目のCr層12は、基板11に対してエッチング選択比が高い材料であるため、第1層目のCrパターン16の裾引きを軽減することができ、第1層目のCrパターン16の断面形状を矩形とすることができる。このため、石英基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
次に、図1(j)に示すように、O2プラズマアッシング(条件:O2流量500sccm、圧力30Pa、RIEパワー1000W)によって第2のレジストパターン25を剥離した。
Next, as shown in FIG. 1 (i), the first Cr layer 12 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus to obtain the first Cr pattern 16. At this time, the etching conditions for the first Cr layer 12 were Cl 2 flow rate 40 sccm, O 2 flow rate 10 sccm, He flow rate 80 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 120 W, and RIE power 50 W.
At this time, since the first Cr layer 12 is made of a material having a high etching selectivity with respect to the substrate 11, the bottom of the first layer Cr pattern 16 can be reduced. The cross-sectional shape of the Cr pattern 16 can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the quartz substrate 11 with high dimensional accuracy.
Next, as shown in FIG. 1J, the second resist pattern 25 was peeled off by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RIE power 1000 W).

以上より、図1(j)に示すように、石英基板上に第1層目のCrパターン16を形成することができた。
次に、図1(k)に示すように、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11のエッチングを行った。このとき、石英基板11のエッチングの条件は、C48流量10sccm、O2流量10sccm〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー20W、RIEパワー550Wとした。
From the above, as shown in FIG. 1 (j), the first layer Cr pattern 16 could be formed on the quartz substrate.
Next, as shown in FIG. 1 (k), the quartz substrate 11 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus. At this time, the etching conditions for the quartz substrate 11 were C 4 F 8 flow rate 10 sccm, O 2 flow rate 10 sccm to 25 sccm, Ar flow rate 75 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 20 W, and RIE power 550 W.

このとき、石英基板11は、第1層目のCrパターン16に対してエッチング選択比が高い材料であるため、第1層目のCrパターン16の寸法がほとんど変化することなく石英基板11をエッチングすることができる。このため、石英基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。
以上より、図1(k)に示すように、第1段目のパターンが形成された石英基板17を作製することができた。
At this time, since the quartz substrate 11 is a material having a high etching selection ratio with respect to the first layer Cr pattern 16, the quartz substrate 11 is etched with almost no change in the dimension of the first layer Cr pattern 16. can do. For this reason, a pattern can be formed on the quartz substrate 11 with high dimensional accuracy.
From the above, as shown in FIG. 1 (k), the quartz substrate 17 on which the first-stage pattern was formed could be produced.

次に、図1(l)に示すように、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第1層目のCrパターン16のエッチングを行った。このとき、第1層目のCrパターン16のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wとした。このとき、第2層目のCrパターン26もエッチングされ、第2層目のCrパターン26は消失した。 Next, as shown in FIG. 1L, the first layer Cr pattern 16 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus. At this time, the etching conditions for the first layer Cr pattern 16 were Cl 2 flow rate 40 sccm, O 2 flow rate 10 sccm, He flow rate 80 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 120 W, and RIE power 50 W. At this time, the second layer Cr pattern 26 was also etched, and the second layer Cr pattern 26 disappeared.

第1層目のCrパターン16はパターニングされたSi層13’に対してエッチング選択比が高い材料であるため、エッチング途中で第2層目のCrパターン26が消失しても、パターニングされたSi層13’の寸法はほとんど変化せず、エッチングされた第1層目のCrパターン16’の断面形状を矩形とすることができる。また、第1層目のCrパターン16は石英基板11に対してエッチング選択比が高い材料であるため、エッチングされた第1層目のCrパターン16’の裾引きを軽減することができ、エッチングされた第1層目のCrパターン16’の断面形状を矩形とすることができる。このため、石英基板11に寸法精度良くパターンを形成することができる。   Since the first layer Cr pattern 16 is a material having a high etching selectivity with respect to the patterned Si layer 13 ', even if the second layer Cr pattern 26 disappears during the etching, the patterned Si layer The dimension of the layer 13 ′ hardly changes, and the cross-sectional shape of the etched first layer Cr pattern 16 ′ can be rectangular. In addition, since the first layer Cr pattern 16 is a material having a high etching selectivity with respect to the quartz substrate 11, it is possible to reduce the trailing edge of the etched first layer Cr pattern 16 ′. The cross-sectional shape of the first layer Cr pattern 16 ′ can be rectangular. For this reason, a pattern can be formed on the quartz substrate 11 with high dimensional accuracy.

次に、図1(m)に示すように、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1段のパターンが形成された石英基板17のエッチングを行った。このとき、1段のパターンが形成された石英基板17のエッチングの条件は、C48流量10sccm、O2流量10sccm〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー20W、RIEパワー550Wとした。このとき、パターニングされたSi層13’もエッチングされ、パターニングされたSi層13’は消失した。 Next, as shown in FIG. 1M, the quartz substrate 17 on which the one-step pattern was formed was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus. At this time, the etching conditions for the quartz substrate 17 on which the one-step pattern was formed were C 4 F 8 flow rate 10 sccm, O 2 flow rate 10 sccm to 25 sccm, Ar flow rate 75 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 20 W, RIE power 550 W. . At this time, the patterned Si layer 13 ′ was also etched, and the patterned Si layer 13 ′ disappeared.

1段のパターンが形成された石英基板17は、エッチングされた第1層目のCrパターン16’に対してエッチング選択比が高い材料であるため、エッチング途中でパターニングされたSi層13’が消失しても、エッチングされた第1層目のCrパターン16’の寸法がほとんど変化することなく1段のパターンが形成された石英基板17をエッチングすることができる。このため、1段のパターンが形成された石英基板17に寸法精度良くパターンを形成することができる。
以上より、図1(m)に示すように、2段のパターンが形成された石英基板27を作製することができた。
Since the quartz substrate 17 on which the one-step pattern is formed is a material having a high etching selectivity with respect to the etched first layer Cr pattern 16 ′, the patterned Si layer 13 ′ disappears during the etching. Even in this case, the quartz substrate 17 on which the one-step pattern is formed can be etched without substantially changing the dimension of the etched first layer Cr pattern 16 '. For this reason, a pattern can be formed with high dimensional accuracy on the quartz substrate 17 on which a one-step pattern is formed.
From the above, as shown in FIG. 1 (m), a quartz substrate 27 on which a two-step pattern was formed could be produced.

次に、図1(n)に示すように、残存したエッチングされた第1層目のCrパターン16’のウェット洗浄を行った。これにより、2段のパターンが形成された石英基板27を得ることができた。
以上より、本発明の実施例におけるパターン形成方法を用いて、寸法精度の高い光インプリント用のインプリントモールドを製造することができた。
Next, as shown in FIG. 1 (n), the remaining etched Cr pattern 16 ′ of the first layer was wet-cleaned. As a result, a quartz substrate 27 having a two-stage pattern was obtained.
As mentioned above, the imprint mold for optical imprints with high dimensional accuracy was able to be manufactured using the pattern formation method in the Example of this invention.

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、フォトマスク、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, imprint molds, photomasks, semiconductor devices, optical elements, wiring circuits (such as a dialer machine structure wiring circuit), recording devices (such as hard disks and DVDs), medical test chips (such as DNA analysis applications) ), Displays (diffusion plates, light guide plates, etc.), microchannels, etc. are expected.

11・・・基板
12・・・第1層目のハードマスク層(Cr層)
13・・・エッチストッパ層(Si層)
13’・・・パターニングされたエッチストッパ層(Si層)
14・・・第1のレジスト膜
15・・・第1のレジストパターン
16・・・第1層目のハードマスクパターン(Crパターン)
16’・・・エッチングされた第1層目のハードマスクパターン(Crパターン)
17・・・1段のパターンが形成された基板
22・・・第2層目のハードマスク層(Cr層)
24・・・第2のレジスト膜
25・・・第2のレジストパターン
26・・・第2層目のハードマスクパターン(Crパターン)
27・・・2段のパターンが形成された基板
31・・・基板
32・・・ハードマスク層
34・・・第1のレジスト膜
35・・・第1のレジストパターン
36・・・第1のハードマスクパターン
37・・・1段のパターンが形成された基板
44・・・第2のレジスト膜
45・・・第2のレジストパターン
46・・・第2のハードマスクパターン
47・・・2段のパターンが形成された基板
55・・・倒壊したレジストパターン
56・・・段差を備えたハードマスクパターン
11 ... substrate 12 ... first hard mask layer (Cr layer)
13 ... Etch stopper layer (Si layer)
13 '... Patterned etch stopper layer (Si layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... 1st resist film 15 ... 1st resist pattern 16 ... Hard mask pattern (Cr pattern) of the 1st layer
16 '... etched first layer hard mask pattern (Cr pattern)
17 ... Substrate on which one-step pattern is formed 22 ... Second hard mask layer (Cr layer)
24 ... second resist film 25 ... second resist pattern 26 ... second layer hard mask pattern (Cr pattern)
27 ... Substrate on which a two-step pattern is formed 31 ... Substrate 32 ... Hard mask layer 34 ... First resist film 35 ... First resist pattern 36 ... First Hard mask pattern 37 ... Substrate on which a one-step pattern is formed 44 ... Second resist film 45 ... Second resist pattern 46 ... Second hard mask pattern 47 ... Two steps Substrate on which a pattern of 55 is formed 55 ... A collapsed resist pattern 56 ... A hard mask pattern with a step

Claims (5)

基板上に第1層目のハードマスク層を形成し、
前記基板上の前記第1層目のハードマスク層を備えた面に、第1層目のエッチストッパ層を形成し、
前記基板上の前記第1層目のエッチストッパ層を備えた面に、第2層目から第N層目までのハードマスク層と、第2層目から第(N−1)層目までのエッチストッパ層とを交互に形成し、
前記第N層目のハードマスク層のパターニング処理し、
前記第(N−1)層目から第1層目までのエッチストッパ層と、前記第(N−1)層目から第1層目までのハードマスク層とを交互にパターニング処理し、
前記パターニングされた第1層目から第N層目までのハードマスク層をエッチングマスクとして前記基板に第1段目の異方性エッチングしてパターニング処理することを特徴とするパターン形成方法。
Forming a first hard mask layer on the substrate;
Forming a first etch stopper layer on the surface of the substrate having the first hard mask layer;
On the surface having the first etch stopper layer on the substrate, a hard mask layer from the second layer to the Nth layer, and a layer from the second layer to the (N-1) th layer Alternately formed etch stopper layers,
Patterning the Nth hard mask layer;
The etching stopper layer from the (N-1) th layer to the first layer and the hard mask layer from the (N-1) th layer to the first layer are alternately patterned,
A pattern forming method comprising patterning a first step of anisotropic etching on the substrate using the patterned hard mask layers from the first layer to the Nth layer as an etching mask.
前記第(N−1)層目のハードマスク層に形成するパターンの線幅は前記第N層目のハードマスク層に形成するパターンの線幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。   The line width of the pattern formed in the (N-1) th hard mask layer is larger than the line width of the pattern formed in the Nth hard mask layer. Pattern forming method. 前記基板の前記第1段目のパターンが形成された側に、順に、第2段目から第N段目までのパターニング処理する工程と、を備え、
前記第N段目のパターンの線幅は第(N−1)段目のパターンの線幅よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
A patterning process from the second stage to the Nth stage in order on the side of the substrate on which the first stage pattern is formed,
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein a line width of the Nth stage pattern is smaller than a line width of the (N−1) th stage pattern.
前記基板は、石英基板であり、
前記第1層目から第N層目までのハードマスク層は、クロムからなる層であり、
前記第1層目から第(N−1)層目までのエッチストッパ層は、シリコンからなる層であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のパターン形成方法。
The substrate is a quartz substrate;
The hard mask layers from the first layer to the Nth layer are layers made of chromium,
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the etch stopper layers from the first layer to the (N−1) th layer are layers made of silicon. 5.
請求項1乃至4の何れか一項に記載のパターン形成方法を用いて形成されたことを特徴とするパターン形成体。   A pattern forming body formed by using the pattern forming method according to claim 1.
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