JP2013084924A - パターンの形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1マスクおよび当該第1マスクの存在により形成された難侵入性凹部を有する基材を準備する工程と、第1マスクが形成された側から物理蒸着法により、第1マスクよりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料を第1マスクの頂上表面全体と前記難侵入性凹部の側面に周状に堆積させて、一連の膜からなる第2マスクを形成する工程と、第1マスクおよび第2マスクを介して前記基材をエッチングする工程と、を含み、難侵入性凹部の寸法は、基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を堆積させようとしたときに、第2マスク形成用材料が凹部の底面に実質的に到達できない大きさに設定される。
【選択図】 図1
Description
なお、本発明は以下に説明する形態に限定されることはなく、技術思想を逸脱しない範囲において種々変形を行なって実施することが可能である。また、添付の図面においては、視認可能な状態で説明するために上下、左右の縮尺を誇張して図示することがあり、実際のものとは縮尺が異なる場合がある。
上記の第1マスクの存在により形成される凹部を有する基材を準備する工程において、第1マスクの形成およびそれに伴なう難侵入性凹部の形成の好適な方法として、いわゆるナノインプリントモールドを用いるナノインプリント法や、ブロックコポリマーやポリマーブレンド等の自己組織化法を挙げることができる。前者を第1の実施形態、後者を第2の実施形態として取り挙げて以下に説明するが、これらに限定されるものではなく、EBリソグラフィ法やフォトリソグラフィ法を用いるようにしてもよい。
<第1マスクの存在により凹部を有する基材を準備する工程>
第1の実施形態においては、ナノインプリント法を用いて、第1マスクおよび当該第1マスクの存在により形成される凹部を有する基材を準備する工程が行われる。
<第1マスクの上部面の全体と前記凹部の側面に周状に第2マスクを形成する工程>
図2(b)に示されるように、第1マスク5´よりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料を前記第1マスクの上部面の全体と前記難侵入性凹部6の側面6aに周状に堆積させて、一連の膜からなる第2マスク9を形成する工程が行われる。
次いで、図2(c)に示されるように前記第1マスク5′および前記第2マスク9を介して基材7をエッチングする工程が行われる。
上述のごとく基材7をエッチングした工程の後に、第1マスク5´および第2マスク9を除去する工程が設けられ、図2(d)に示される状態に至る。これによって所望のパターンの凹部11が形成された基材7を得ることができる。
図7を参照しつつ第2の実施形態を説明する。
<第1マスクの存在により凹部を有する基材を準備する工程>
上記の第1マスクの存在により形成される凹部を有する基材を準備する工程において、第1マスクの形成およびそれに伴なう凹部の形成方法として、ブロックコポリマーの自己組織化法、すなわち、ブロックコポリマーの自己組織的な相分離構造を利用する方法が用いられる。
次いで、図7(c)に示されるように、第1マスク30よりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料を前記第1マスク30の上部面の全体と前記難侵入性凹部6の側面6aに周状に堆積させて、一連の膜からなる第2マスク40を形成する工程が行われる。
次いで、図7(d)に示されるように第1マスク30および第2マスク40を介して基材7をエッチングする工程が行われる。すなわち、第1マスク30の上に第2マスク40を被着させた凸部をマスクとして難侵入性凹部6をエッチングすることで基材7の表面に凹部50が形成される。基材7をエッチングするには、通常、反応性ガスエッチング、反応性イオンエッチング等のドライエッチングを用いることが望ましい。
上述のごとく基材7をエッチングした工程の後に、第1マスク30および第2マスク40を除去する工程が設けられ、図7(e)に示される状態に至る。これによって所望のパターンの凹部50が形成された基材7を得ることができる。
図9(a)〜図9(c)および図10(a)〜図10(d)に基づき、第3の実施形態のパターン形成方法について説明する。第3の実施形態においても、基本となる工程として、上記第1の実施形態および第2の実施形態と同様の要部工程が含まれる。
第3の実施形態においては、好適なナノインプリント法を用いて、第1マスクおよび当該第1マスクの存在により形成される難侵入性凹部および易侵入性凹部を有する基材を準備する工程が行われる。
図10(a)に示されるように、第1マスク5´よりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料を前記第1マスクの上部面の全体と前記難侵入性凹部6の側面6aに周状に堆積させて、一連の膜からなる第2マスク9を形成する工程が行われる。なお、図10(a)では、描かれている図面が小さいために難侵入性凹部6の側面6aに第2マスク9を周状に堆積させている状態が明確に示されていないが、この状況のイメージは、第1の実施形態の図2(b)を参照されたい。
第2マスク形成用材料としては、例えば、金属、金属酸化物、もしくは金属窒化物、または半導体、半導体酸化物、もしくは半導体窒化物から構成されることが好ましい。具体的には、Cr、Al、Si、Ta、Ti、Ag、Au、Co、Cu、Ni、Pd、Pt、およびMoのグループから選択された少なくとも1種、あるいは、これらのグループの元素の窒化物または酸化物等を挙げることができる。ただし、前述のごとく第2マスク形成用材料は、第1マスク5´よりも高いエッチング耐性を有することが必要であり、第1マスク5´の材料および具体的エッチング手法を考慮しながら適宜選定するようにすればよい。
次いで、図10(b)に示されるように、易侵入性凹部16の底面16bに堆積した底部堆積層9´を除去する工程が行われる。底部堆積層9´は、エッチング処理により除去される。この際、易侵入性凹部16の側面16aに形成されていた第2マスク形成用材料からなる側面層も除去される。エッチング処理としては、例えば、反応性イオンエッチング(RIE)、反応性ガスエッチング等のドライエッチングを用いることが望ましい。ドライエッチングを用いることによって、難侵入性凹部6の底面6bにはダメージを与えることなく、易侵入性凹部16の底面16bに形成された底部堆積層9´を選択的に除去することが可能となる。一般的に、ドライエッチングではマイクロローディング効果と呼ばれる、微細パターンほどエッチングが行われ難くなる現象が生じるからである。特に、エッチング条件を、適宜設定することによってマイクロローディング効果の大小を制御することが可能となる。
次いで、図10(c)に示されるように前記第1マスク5′および前記第2マスク9を介して基材7をエッチングする工程が行われる。
上述のごとく基材7をエッチングした工程の後に、第1マスク5´および第2マスク9を除去する工程が設けられ、図10(d)に示される状態に至る。これによって所望のパターンの凹部11が形成された基材7を得ることができる。
図11(a)〜図11(e)および図12(a)〜図12(g)に基づき、第4の実施形態のパターン形成方法について説明する。
そして、本実施形態によれば、難侵入性凹部よりも凹部寸法が大きい易侵入性凹部が存在しても、当該易侵入性凹部に該当する箇所の基材のエッチング加工ができることはもとより、難侵入性凹部に該当する箇所の基材のエッチング加工が上記の第1の実施形態等の場合と同様にできる。
好適な手法としてナノインプリント方法を取り挙げ、ナノインプリント方法として、前述の第1の実施形態と同様に、光ナノインプリント方法を取り挙げて説明する。
次いで、図11(e)に示されるように、難侵入性凹部6が封止材料で封止される工程が設けられる。封止の手法としては、例えば、難侵入性凹部6に対応するパターン領域に樹脂材料59を滴下させて、当該樹脂を硬化させて樹脂層59´で覆うようにすればよい。
樹脂材料59は前述の樹脂材料55および後述する樹脂材料5と同じ材料とすることが好ましいが、異なる材料であってもよい。また、硬化手段も何ら限定されない。樹脂材料59を前述の樹脂材料55とすることによって、後工程の基材エッチング工程の際のエッチングレート、選択比を安定させることができる。また、樹脂材料55は後述のように例えば、O2プラズマを用いたアッシング等で除去できる材料とすることが望ましい。
難侵入性凹部6を封止材料であらかじめ封止しておくのは、後述の第1´マスクを介して基材をエッチングする工程において、まず、最初に易侵入性凹部16に対応する部分の基材表面をエッチングして当該基材部分に凹部19を形成させておくためである(図12(a)参照)。
図12(a)に示されるように、封止材料である樹脂層59´を含む第1´マスクを介して基材7をエッチングすることによって、易侵入性凹部16に対応する部分の基材の表面がエッチングされ、当該部分に凹部19が形成される。
前工程として述べた、第1´マスクの存在により形成される難侵入性凹部および易侵入性凹部を準備する工程と同様な手順によって、第1マスクの存在により難侵入性凹部および易侵入性凹部を有する基材を準備する工程が行われる。すなわち、本実施の形態では、前工程で用いたのと同一の凹凸パターンを備えたモールドを用い、ナノインプリント方法により形成した難侵入性凹部および易侵入性凹部を有する基材を準備する。
次いで、図12(e)に示されるように、第1マスク5´よりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料を前記第1マスクの上部面の全体と前記難侵入性凹部6の側面6aに周状に堆積させて、一連の膜からなる第2マスク9を形成する工程が行われる。図12(e)では、描かれている図面が小さいために難侵入性凹部6の側面6aに第2マスク9を周状に堆積させている状態が明確に示されていないが、この状況のイメージは、第1の実施形態の図2(b)を参照されたい。
第2マスク形成用材料としては、例えば、金属、金属酸化物、もしくは金属窒化物、または半導体、半導体酸化物、もしくは半導体窒化物から構成されることが好ましい。具体的には、Cr、Al、Si、Ta、Ti、Ag、Au、Co、Cu、Ni、Pd、Pt、およびMoのグループから選択された少なくとも1種、あるいは、これらのグループの元素の窒化物または酸化物等を挙げることができる。ただし、前述のごとく第2マスク形成用材料は、第1マスク5´よりも高いエッチング耐性を有することが必要であり、第1マスク5´の材料および具体的エッチング手法を考慮しながら適宜選定するようにすればよい。
次いで、図12(f)に示されるように前記第1マスク5′および前記第2マスク9を介して基材7をエッチングする工程が行われる。
上述のごとく基材7をエッチングした工程の後に、第1マスク5´および第2マスク9を除去する工程が設けられ、図12(g)に示される状態に至る。これによって前工程で予め形成されていた凹部19と、後に形成された凹部11とを有する所望のパターンが形成された基材7を得ることができる。なお、凹部19と凹部11との深さは、各々のエッチング条件の選定よって、同一にすることもできるし、異なるようにすることもできる。本実施形態において、凹部19と凹部11の深さは、エッチングの時期がそれぞれ異なるために、個別の深さに任意に設定することができる。
[実施例I−1]
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
・イソボルニルアクリレート … 38重量%
・エチレングリコールジアクリレート … 20重量%
・ブチルアクリレート … 38重量%
・2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン
… 2重量%
・2−ペルフルオロデシルエチルアクリレート … 1重量%
・メチルペルフルオロオクタノレート … 1重量%
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
・イソボルニルアクリレート … 38重量%
・エチレングリコールジアクリレート … 20重量%
・ブチルアクリレート … 38重量%
・2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン
… 2重量%
・2−ペルフルオロデシルエチルアクリレート … 1重量%
・メチルペルフルオロオクタノレート … 1重量%
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
図1および図2に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
図7に示される要領でポリスチレン(PS)−ポリジメチルシロキサン(PDMS)ブロックコポリマーの自己組織化法によるパターン形成方法を実施した。
図7に示される要領でポリスチレン(PS)−ポリジメチルシロキサン(PDMS)ブロックコポリマーの自己組織化法によるパターン形成方法を実施した。
図7に示される要領でポリスチレン(PS)−ポリジメチルシロキサン(PDMS)ブロックコポリマーの自己組織化法によるパターン形成方法を実施した。
図9および図10に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
・イソボルニルアクリレート … 38重量%
・エチレングリコールジアクリレート … 20重量%
・ブチルアクリレート … 38重量%
・2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン
… 2重量%
・2−ペルフルオロデシルエチルアクリレート … 1重量%
・メチルペルフルオロオクタノレート … 1重量%
図11および図12に示される要領でナノインプリント法を用いたパターン形成方法を実施した。
・イソボルニルアクリレート … 38重量%
・エチレングリコールジアクリレート … 20重量%
・ブチルアクリレート … 38重量%
・2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン
… 2重量%
・2−ペルフルオロデシルエチルアクリレート … 1重量%
・メチルペルフルオロオクタノレート … 1重量%
9、40…第2マスク
55´…第1´マスク
6…難侵入性凹部
16…易侵入性凹部
Claims (13)
- 第1マスクの存在により形成される難侵入性凹部を主面上に有する基材を準備する工程と、
前記第1マスク側から物理蒸着法により、前記第1マスクよりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料を前記第1マスクの上部面の全体と前記難侵入性凹部の側面に周状に堆積させて、一連の膜からなる第2マスクを形成する工程と、
前記第1マスクおよび前記第2マスクを介して前記基材をエッチングする工程と、を含み、
前記第2マスクを形成する工程は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させる操作を含み、
前記難侵入性凹部の寸法は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させようとしたときに、前記第2マスク形成用材料が前記難侵入性凹部の底面に実質的に到達できない大きさに設定されてなることを特徴とするパターン形成方法。 - 前記難侵入性凹部の寸法は、25nm以下である請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記難侵入性凹部の寸法は、6〜20nmである請求項1または請求項2に記載のパターン形成方法。
- 前記第2マスク形成用材料が、金属もしくは半導体、またはこれらの酸化物もしくは窒化物である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 自己組織化により、配列したポリマーを含有する膜をパターニングして、前記第1マスクおよび前記難侵入性凹部を形成させる請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のパターン形成方法。
- ナノインプリントモールドを用いてパターニングして、前記第1マスクおよび前記難侵入性凹部を形成させる請求項1ないし請求項4いずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記基材をエッチングする工程の後に、前記第1マスクおよび前記第2マスクを除去する工程を有する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のパターン形成方法。
- 前記第1マスクの存在により形成される難侵入性凹部を主面上に有する基材を準備する工程において、難侵入性凹部に加えてさらに易侵入性凹部が形成され、
前記第2マスクを形成する工程において、前記第1マスクよりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料が前記第1マスクの上部面の全体と、易侵入性凹部の底部に堆積させられ、
前記第1マスクおよび前記第2マスクを介して前記基材をエッチングする工程は、前記易侵入性凹部の底部に堆積した底部堆積層が除去された後、残余の前記第1マスクおよび前記第2マスクを介して行われ、
前記第2マスクを形成する工程は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させる操作を含み、
前記難侵入性凹部の寸法は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させようとしたときに、前記第2マスク形成用材料が前記難侵入性凹部の底面に実質的に到達できない大きさに設定されてなる、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のするパターン形成方法。 - 前記易侵入性凹部の寸法は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させようとしたときに、前記第2マスク形成用材料が前記易侵入性凹部の底面に実質的に到達できる大きさに設定されてなる、請求項8に記載のするパターン形成方法。
- 前工程として、第1´マスクの存在により形成される難侵入性凹部および易侵入性凹部を主面上に有する基材を準備する工程、難侵入性凹部を封止材料で封止する工程、および前記第1´マスクを介して前記基材をエッチングする工程が行われ、しかる後、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載、または請求項6若しくは請求項7に記載された工程が行われるパターン形成方法であって、
前記第1マスクの存在により形成される難侵入性凹部を主面上に有する基材を準備する工程において、難侵入性凹部に加えてさらに易侵入性凹部が形成され、
前記第2マスクを形成する工程において、前記第1マスクよりも高いエッチング耐性を有する第2マスク形成用材料が前記第1マスクの上部面の全体と、易侵入性凹部の底部に堆積させられ、
前記第2マスクを形成する工程は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させる操作を含み、
前記難侵入性凹部の寸法は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させようとしたときに、前記第2マスク形成用材料が前記難侵入性凹部の底面に実質的に到達できない大きさに設定されてなる、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載、または請求項6若しくは請求項7に記載のパターン形成方法。 - 前記易侵入性凹部の寸法は、前記基材の主面に対して垂直に物理蒸着法により前記第2マスク形成用材料を飛行させて堆積させようとしたときに、前記第2マスク形成用材料が前記易侵入性凹部の底面に実質的に到達できる大きさに設定されてなる、請求項10に記載のするパターン形成方法。
- 前記第1´マスクの存在により形成される難侵入性凹部および易侵入性凹部、並びに前記第1マスクの存在により形成される難侵入性凹部および易侵入性凹部は、それぞれ、同一のナノインプリントモールドを用いてパターニングすることにより形成される請求項10または請求項11に記載のパターン形成方法。
- 前記封止材料は、第1´マスク材料と同一材料から形成される請求項10ないし請求項12のいずれかに記載のパターン形成方法。
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