JP2013058767A - Method for forming pattern and method for manufacturing template - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高精度の微細なパターンを形成するパターンの形成方法およびテンプレートの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a pattern forming method and a template manufacturing method for forming a highly accurate fine pattern.
半導体等の製造分野において、フォトリソグラフィに用いるための微細なレジストパターンを効率よく形成することが望まれている。しかしながら、従来のフォトリソグラフィでは、高価な光学装置を用い、工程数や使用材料の種類の多いプロセスを経る必要がある。 In the field of manufacturing semiconductors and the like, it is desired to efficiently form a fine resist pattern for use in photolithography. However, in conventional photolithography, it is necessary to use an expensive optical device and go through a process with many steps and many kinds of materials used.
そこで、レジストパターンの形成をインプリント用テンプレート(型もしくはモールドとも称する。)で行なう、次のようなナノインプリントリソグラフィー(以下NILと称する。)が提案されている。
たとえば、『基板の表面に成形可能層を塗布する工程と、複数の突出フィーチャを有する成形表面を備えた型を提供する工程と、直接流体圧力によって成形表面および成形可能層を共に押し付け、突出フィーチャの下側の成形可能層の厚さを薄くし薄くなった領域を生成する工程と、成形可能層から型を取り去る工程とを含む、基板の表面を処理するための方法』もしくはこの方法に加えて、『選択的に基板の領域を露出させるために、薄くなった領域から成形可能層の材料を除去する工程と、基板の露出領域を選択的にさらに処理する工程とをさらに行なう方法』が提案されている(例えば、[特許文献1]参照。)。
Therefore, the following nanoimprint lithography (hereinafter referred to as NIL) in which a resist pattern is formed using an imprint template (also referred to as a mold or a mold) has been proposed.
For example, “applying a moldable layer to the surface of a substrate, providing a mold with a molding surface having a plurality of protruding features, pressing the molding surface and the moldable layer together by direct fluid pressure, and protruding features A method for treating the surface of a substrate comprising the steps of reducing the thickness of the lower moldable layer to produce a thinned region and removing the mold from the moldable layer "or in addition to this method “A method of further removing the material of the moldable layer from the thinned area and selectively further processing the exposed area of the substrate in order to selectively expose the area of the substrate” It has been proposed (see, for example, [Patent Document 1]).
あるいは、『下地基板上に、液体状の光硬化性物質からなる光硬化性物質層を形成する工程と、光透過性の物質からなり、一方の面側に所定のパターンの溝が形成されたモールドを、前記一方の面側が前記下地基板の前記光硬化性物質層が形成された面側に対向するようにして、前記下地基板に圧着させる工程と、前記モールドの他方の面側から光を照射することにより前記光硬化性物質層を硬化し、前記光硬化性物質からなり、前記所定のパターンに嵌合するパターンを有するレジストパターンを形成する工程と、前記下地基板から前記モールドを脱着する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記下地基板をエッチングする工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法』も提案されている(例えば、[特許文献2]参照。)。 Or, “a step of forming a photocurable material layer made of a liquid photocurable material on a base substrate and a light transmissive material, and a groove having a predetermined pattern is formed on one surface side. A step of pressure-bonding the mold to the base substrate such that the one surface side faces the surface side of the base substrate on which the photocurable material layer is formed, and light from the other surface side of the mold. Irradiating to cure the photocurable material layer, forming a resist pattern comprising the photocurable material and having a pattern that fits into the predetermined pattern, and removing the mold from the base substrate There has also been proposed a “manufacturing method of a semiconductor device” including a step and a step of etching the base substrate using the resist pattern as a mask (see, for example, [Patent Document 2]). .).
上記の特許文献1および特許文献2に記載されたようなNILにおいては、テンプレートの表面に形成された凹凸パターンによってレジストパターンの成否が決まるため、テンプレートを精度よく製造することは非常に重要である。そこで、NIL用の型の製造を、フォトリソグラフィにおけるのと同様、たとえば、石英を基板としたレベンソン型位相シフトマスクの製造と同様な過程を経て行なうことが試みられた。
In the NIL as described in
即ち、石英基板上にクロム(Cr)薄膜が積層されたフォトマスクブランクを準備し、クロム薄膜をフォトリソグラフィによってパターン化した後、パターン化されたクロム薄膜をマスクとして石英基板のエッチングを行ない、エッチング後、クロム薄膜を除去することにより、石英を基板とするNIL用の型を得る方法である。石英基板は良好な紫外線透過性を有しているため、必ずしも透明ではない対象基板にNILを適用する際に、介在する樹脂が紫外線硬化性であれば、NIL用の型の側から紫外線照射を行なえる利点を有する。 That is, a photomask blank in which a chromium (Cr) thin film is laminated on a quartz substrate is prepared, the chromium thin film is patterned by photolithography, and then the quartz substrate is etched using the patterned chromium thin film as a mask. Thereafter, a chromium thin film is removed to obtain a mold for NIL using quartz as a substrate. Since the quartz substrate has good ultraviolet transmittance, when NIL is applied to a target substrate that is not necessarily transparent, if the intervening resin is ultraviolet curable, ultraviolet irradiation is performed from the side of the NIL mold. Has the advantage of being able to do it.
しかしながら、上記の方法による場合、クロム薄膜のエッチングは、シリコン系材料のエッチングに比較して形状制御が困難であり、微細なパターンを高精度に形成することが難しい。また、NIL用の型においては、石英基板の比較的深いエッチングが必要となるが、エッチングの深さが開口部の面積の影響を受けるため、一定にすることが難しい。また、樹脂レジストで深いエッチングを行なうには、レジストの厚みをエッチングの深さに匹敵する程度に厚くする必要があるが、レジスト形成用材料の適用、露光、および現像によって行なう際には限界があるという問題点があった。 However, in the case of the above method, the etching of the chromium thin film is difficult to control the shape as compared with the etching of the silicon-based material, and it is difficult to form a fine pattern with high accuracy. In addition, the NIL mold requires a relatively deep etching of the quartz substrate, but it is difficult to make the etching depth constant because the etching depth is affected by the area of the opening. In addition, in order to perform deep etching with a resin resist, it is necessary to increase the thickness of the resist to a level comparable to the etching depth, but there is a limit when performing resist application, exposure, and development. There was a problem that there was.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高精度の微細パターンを形成するパターンの形成方法およびテンプレートの製造方法等を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a pattern forming method and a template manufacturing method for forming a highly accurate fine pattern.
前述した目的を達成するために第1の発明は、ナノインプリントによる凹凸パターンの形成方法であって、透明のインプリント用テンプレートを準備する工程と、クロム薄膜が積層された石英基板上に重合性樹脂層を形成する工程と、前記インプリント用テンプレートと、前記石英基板上の前記重合性樹脂層とを重ね合わせ、前記インプリント用テンプレートのパターンである第1のパターンにより前記重合性樹脂層を賦型する工程と、前記重合性樹脂を硬化させ、前記重合性樹脂層に前記第1のパターンの逆型形状である凹凸で構成された第2のパターンを形成する工程と、前記第2のパターンをマスクとして前記石英基板上に第3のパターンを形成する工程と、前記第3のパターンをマスクとして、前記石英基板の表面に凹凸で構成された第4のパターンを形成する工程と、を具備することを特徴とするインプリント用テンプレートを用いたパターンの形成方法である。 In order to achieve the above-mentioned object, a first invention is a method for forming a concavo-convex pattern by nanoimprinting, comprising a step of preparing a transparent imprint template, and a polymerizable resin on a quartz substrate on which a chromium thin film is laminated A step of forming a layer, the imprint template and the polymerizable resin layer on the quartz substrate are overlapped, and the polymerizable resin layer is applied by a first pattern which is a pattern of the imprint template. A step of forming, a step of curing the polymerizable resin, and forming a second pattern composed of concavities and convexities that are reverse shapes of the first pattern on the polymerizable resin layer, and the second pattern Forming a third pattern on the quartz substrate using a mask as a mask, and forming irregularities on the surface of the quartz substrate using the third pattern as a mask. A pattern forming method using the imprint template, characterized by comprising a step of forming a fourth pattern.
第1のパターンは、リソグラフィによって形成される。リソグラフィの工程においては、透明化で変動する寸法を予め補正したパターンデータを用いる。 The first pattern is formed by lithography. In the lithography process, pattern data obtained by correcting in advance dimensions that change due to transparency is used.
第2の発明は、ナノインプリントによる、ナノインプリントに用いられるテンプレートの製造方法であって、透明のインプリント用テンプレートを準備する工程と、クロム薄膜が積層された石英基板上に重合性樹脂層を形成する工程と、前記インプリント用テンプレートと、前記石英基板上の前記重合性樹脂層とを重ね合わせ、前記インプリント用テンプレートのパターンである第1のパターンにより前記重合性樹脂層を賦型する工程と、前記重合性樹脂を硬化させ、前記重合性樹脂層に前記第1のパターンの逆型形状である凹凸で構成された第2のパターンを形成する工程と、前記第2のパターンをマスクとして前記石英基板上に第3のパターンを形成する工程と、前記第3のパターンをマスクとして、前記石英基板の表面に凹凸で構成された第4のパターンを形成する工程と、を具備することを特徴とするインプリント用テンプレートを用いたテンプレートの製造方法である。 The second invention is a method for producing a template used for nanoimprinting by nanoimprinting, comprising the steps of preparing a transparent imprinting template and forming a polymerizable resin layer on a quartz substrate on which a chromium thin film is laminated. A step of superimposing the imprint template and the polymerizable resin layer on the quartz substrate, and shaping the polymerizable resin layer by a first pattern which is a pattern of the imprint template; , Curing the polymerizable resin, forming a second pattern composed of concavities and convexities that are reverse shapes of the first pattern on the polymerizable resin layer, and using the second pattern as a mask, Forming a third pattern on the quartz substrate, and using the third pattern as a mask, the surface of the quartz substrate is configured to be uneven. And a method for manufacturing a template using a template for imprint, characterized by comprising a step of forming a fourth pattern.
本発明の方法により、高精度な微細パターンおよびそのパターンを有するインプリント用テンプレートを製造することができる。 By the method of the present invention, a highly accurate fine pattern and an imprint template having the pattern can be manufactured.
以下添付図面に基づいて、本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレート10の製造方法および、インプリント用テンプレート10を用いた凹凸の形成方法について詳細に説明する。
A method for manufacturing an
最初に、図1〜図2を参照しながら、インプリント用テンプレート10の製造方法について説明を行う。
First, a method for manufacturing the
図1は、インプリント用テンプレート10の製造方法を示すフローチャートであり、図2はインプリント用テンプレート10の製造における各工程を示す図である。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the
図2(a)に示すように、透明基板11上に薄膜15を形成する(ステップ101)。薄膜15はシリコン又はシリコン化合物からなる。次に図2(b)に示すように、薄膜15の表面に電子線レジストを塗布し、感光性樹脂層17を形成する(ステップ102)。次に、電子線描画装置(図示せず。)を用いて感光性樹脂層17の表面に描画を行う(ステップ103)。感光性樹脂層17の表面に電子線描画を行う際には、酸化によって生ずる寸法変動を予め補正したパターンデータを用いる。次に、図2(c)に示すように、現像し、透明基板11上に凹凸のレジストパターン21を形成する。次に、図2(d)に示すように、レジストパターン21をマスクとして、薄膜15にエッチングを施し、透明基板11上にシリコンパターン23を形成する(ステップ105)。次に、図2(e)に示すように、シリコンパターン23を酸化処理し、透明基板11の表面に酸化シリコンパターン13を形成する(ステップ106)。このようにして、透明基板11の表面に酸化シリコンパターン13の形成されたインプリント用テンプレート10が得られる。前述したように、電子線描画の際に、補正したパターンデータを用いることによって、正確な酸化シリコンパターン13が得られる。
As shown in FIG. 2A, a
シリコンパターン23の酸化処理の方法としては、例えば、熱酸化による方法、酸素イオン打ち込みによる方法、加熱しながらオゾンガスを供給する方法等があげられる。熱酸化では、基板を1000℃近くの高温まで加熱する必要があるため、基板を構成する材質によっては基板にひずみ等を生ずるという懸念がある。オゾンガスを供給する方法では、比較的低温においても酸化シリコンパターン13を形成することができる。 Examples of the method for oxidizing the silicon pattern 23 include a method using thermal oxidation, a method using oxygen ion implantation, and a method of supplying ozone gas while heating. In thermal oxidation, since it is necessary to heat the substrate to a high temperature close to 1000 ° C., there is a concern that the substrate may be distorted depending on the material constituting the substrate. In the method of supplying ozone gas, the silicon oxide pattern 13 can be formed even at a relatively low temperature.
以上の過程を経て得られるインプリント用テンプレート10では、透明基板11上に透明の酸化シリコンパターン13が形成される。
In the
このように、本実施形態における製造方法によって、石英等の単一の透明素材から作製されたものと同様の透明のインプリント用テンプレート10を得ることができる。
そして、シリコン系の薄膜15上には正確に微細パターンを形成することが可能である。その理由は、インプリント用テンプレート10では、フォトリソグラフィにより微細なシリコンパターン23を形成することができる。シリコンパターン23の酸化処理によって酸化シリコンパターン13が形成されるので、酸化シリコンパターン13は、シリコンパターン23と同様微細なものとなる。従って、インプリント用テンプレート10では、透明基板11に直接エッチングを施すことなく、透明でかつ高精度な微細パターンを得ることができる。
Thus, the
A fine pattern can be accurately formed on the silicon-based
次に、図3を参照しながら、インプリント用テンプレート10を用いた凹凸パターンの形成方法について説明を行う。
図3は、インプリント用テンプレート10を用いて別の基板に凹凸パターンを形成する際の各工程を示す図である。
Next, a method for forming an uneven pattern using the
FIG. 3 is a diagram showing each step when forming a concavo-convex pattern on another substrate using the
図3(a)に示すように、凹凸を形成する対象の石英基板31を準備する。石英基板31の表面に、重合性樹脂等からなるインプリントレジスト33を塗布する。次に、図3(b)に示すように、インプリント用テンプレート10と石英基板31を重ねる。次に図3(c)に示すように、インプリント用テンプレート10をインプリントレジスト33に密着させる。インプリントレジスト33は、インプリント用テンプレート10の酸化シリコンパターン13の凹凸によって賦型される。次に、インプリント用テンプレート10と石英基板31が密着した状態で、インプリントレジスト33を硬化させる。次に、図3(d)に示すように、インプリント用テンプレート10を取り離し、インプリントレジスト33上にパターン35を形成する。次に、図3(e)に示すように、パターン35をマスクとして石英基板31にエッチング等を施し、石英基板31上にパターン37を形成する。
以上の過程を経て、インプリント用テンプレート10を用いて石英基板31上に凹凸パターンを形成する。
As shown to Fig.3 (a), the quartz substrate 31 of the object which forms an unevenness | corrugation is prepared. An imprint resist 33 made of a polymerizable resin or the like is applied to the surface of the quartz substrate 31. Next, as shown in FIG. 3B, the
Through the above process, an uneven pattern is formed on the quartz substrate 31 using the
図4は凹凸パターンの形成方法における別の実施形態を示す図である。図4に示すように、図3(a)の石英基板31に代えて、石英基板31にクロム薄膜41を形成したものを用いる。
まず、図4(a)に示すように、石英基板31にクロム薄膜41を積層し、クロム薄膜41上にインプリントレジスト33を塗布する。次に図4(b)に示すように、インプリント用テンプレート10と、クロム薄膜41が積層された石英基板31とを重ねる。次に、図4(c)に示すように、インプリント用テンプレート10をインプリントレジスト33に密着させる。インプリントレジスト33は、インプリント用テンプレート10の酸化シリコンパターン13の凹凸によって賦型される。次に、インプリント用テンプレート10と石英基板31が密着した状態で、インプリントレジスト33を硬化させる。次に、図4(d)に示すように、インプリント用テンプレート10を取り離し、インプリントレジスト33上にパターン43を形成する。次に、図4(e)に示すように、パターン43をマスクとしてクロム薄膜41にエッチング等を施し、石英基板31上にパターン45を形成する。次に図4(f)に示すように、パターン45をマスクとして石英基板31上にエッチングを施し、石英基板31上に凹凸のパターン47を形成する。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the method for forming an uneven pattern. As shown in FIG. 4, instead of the quartz substrate 31 of FIG. 3A, a quartz substrate 31 having a chromium thin film 41 formed thereon is used.
First, as shown in FIG. 4A, a chromium thin film 41 is laminated on a quartz substrate 31, and an imprint resist 33 is applied on the chromium thin film 41. Next, as shown in FIG. 4B, the
このように、インプリント用テンプレート10を用いることによって、石英基板31上に高精度な凹凸パターンを形成することができる。
Thus, by using the
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるインプリント用テンプレートの製造方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the imprint template manufacturing method and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、インプリント用テンプレート10は、透明性が高く、紫外光を透過するため、光硬化インプリントにも適用される。インプリント用テンプレート10を光硬化インプリントに適用する場合には、図3(a)において、インプリントレジスト33として、光硬化性の樹脂を用いる。
For example, since the
10………インプリント用テンプレート
11………透明基板
13………酸化シリコンパターン
15………薄膜
17………感光性樹脂層
19………マスク
21………レジストパターン
23………シリコンパターン
10 ......... Imprint template 11 ......... Transparent substrate 13 .........
Claims (2)
透明のインプリント用テンプレートを準備する工程と、
クロム薄膜が積層された石英基板上に重合性樹脂層を形成する工程と、
前記インプリント用テンプレートと、前記石英基板上の前記重合性樹脂層とを重ね合わせ、前記インプリント用テンプレートのパターンである第1のパターンにより前記重合性樹脂層を賦型する工程と、
前記重合性樹脂を硬化させ、前記重合性樹脂層に前記第1のパターンの逆型形状である凹凸で構成された第2のパターンを形成する工程と、
前記第2のパターンをマスクとして前記石英基板上に第3のパターンを形成する工程と、
前記第3のパターンをマスクとして、前記石英基板の表面に凹凸で構成された第4のパターンを形成する工程と、
を具備することを特徴とするインプリント用テンプレートを用いたパターンの形成方法。 A method for forming a concavo-convex pattern by nanoimprinting,
Preparing a transparent imprint template;
Forming a polymerizable resin layer on a quartz substrate on which a chromium thin film is laminated;
Overlaying the imprint template and the polymerizable resin layer on the quartz substrate, and shaping the polymerizable resin layer by a first pattern that is a pattern of the imprint template;
Curing the polymerizable resin, and forming a second pattern composed of concavities and convexities that are reverse shapes of the first pattern on the polymerizable resin layer;
Forming a third pattern on the quartz substrate using the second pattern as a mask;
Forming a fourth pattern composed of irregularities on the surface of the quartz substrate using the third pattern as a mask;
A pattern forming method using an imprint template, comprising:
透明のインプリント用テンプレートを準備する工程と、
クロム薄膜が積層された石英基板上に重合性樹脂層を形成する工程と、
前記インプリント用テンプレートと、前記石英基板上の前記重合性樹脂層とを重ね合わせ、前記インプリント用テンプレートのパターンである第1のパターンにより前記重合性樹脂層を賦型する工程と、
前記重合性樹脂を硬化させ、前記重合性樹脂層に前記第1のパターンの逆型形状である凹凸で構成された第2のパターンを形成する工程と、
前記第2のパターンをマスクとして前記石英基板上に第3のパターンを形成する工程と、
前記第3のパターンをマスクとして、前記石英基板の表面に凹凸で構成された第4のパターンを形成する工程と、
を具備することを特徴とするインプリント用テンプレートを用いたテンプレートの製造方法。
A method for producing a template used for nanoimprinting by nanoimprinting,
Preparing a transparent imprint template;
Forming a polymerizable resin layer on a quartz substrate on which a chromium thin film is laminated;
Overlaying the imprint template and the polymerizable resin layer on the quartz substrate, and shaping the polymerizable resin layer with a first pattern that is a pattern of the imprint template;
Curing the polymerizable resin, and forming a second pattern composed of concavities and convexities that are reverse shapes of the first pattern on the polymerizable resin layer;
Forming a third pattern on the quartz substrate using the second pattern as a mask;
Forming a fourth pattern composed of irregularities on the surface of the quartz substrate using the third pattern as a mask;
A method of manufacturing a template using an imprint template, comprising:
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