JP2014138154A - Multilayer substrate for template, template blank, template for nanoimprint, and method of regenerating template substrate, and method of manufacturing multilayer substrate for template - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナノインプリントリソグラフィの技術分野に関するものであり、特にテンプレート用積層基板、テンプレートブランク、ナノインプリント用テンプレート、および、テンプレート基板の再生方法、並びに、テンプレート用積層基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to the technical field of nanoimprint lithography, and particularly to a template laminated substrate, a template blank, a nanoimprint template, a method for regenerating a template substrate, and a method for producing a template laminated substrate.
近年、半導体リソグラフィにおいては、デバイスの微細化の要求に対して、露光波長の問題や製造コストの問題などからフォトリソグラフィ方式の限界が指摘されており、その対案として、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ：Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が注目を集めている。 In recent years, in semiconductor lithography, the limit of the photolithography method has been pointed out due to the problem of exposure wavelength and the problem of manufacturing cost in response to the demand for device miniaturization. ) Is attracting attention.
ナノインプリントリソグラフィは、表面に微細な凹凸形状の転写パターンを形成したテンプレート（モールド、スタンパ、金型とも呼ばれる）を、半導体ウェハなどの被転写基板の上に形成された樹脂に接触させ、この樹脂の表面側の形状を、テンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型した後に離型し、次いで、ドライエッチング等により余分な樹脂部分（残膜部分）を除去することで、被転写基板の上の樹脂にテンプレートの転写パターンの凹凸形状（より詳しくは、凹凸反転形状）を転写させる技術である。
このナノインプリントリソグラフィは、一度テンプレートを作製すれば、微細な凹凸形状を繰り返して転写成型でき、この転写工程には高額な露光装置（ステッパー）を用いないため、経済的にも有利である。
In nanoimprint lithography, a template (also referred to as a mold, stamper, or mold) on which a fine uneven transfer pattern is formed is brought into contact with a resin formed on a substrate to be transferred such as a semiconductor wafer. The surface side shape is molded into a concavo-convex shape of the template transfer pattern, then released, and then the excess resin portion (residual film portion) is removed by dry etching or the like, so that the resin on the substrate to be transferred is removed. This is a technique for transferring an uneven shape (more specifically, an uneven reverse shape) of a template transfer pattern.
This nanoimprint lithography is economically advantageous because once a template is produced, a minute uneven shape can be repeatedly transferred and molded, and an expensive exposure apparatus (stepper) is not used in this transfer process.
このナノインプリントリソグラフィに用いる樹脂成型方法には、熱可塑性樹脂を用いて、まず、この樹脂をガラス転移温度以上に加熱して変形可能とし、この状態でテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型し、その後、ガラス転移温度以下に冷却することでテンプレートの転写パターンの凹凸形状を樹脂に転写する熱インプリント法や（例えば、特許文献１）、紫外線硬化性樹脂を用いて、硬化前の変形可能な樹脂をテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型し、その後、紫外線を照射して樹脂を硬化させて、テンプレートの転写パターンの凹凸形状を樹脂に転写する光インプリント法などが提案されている（例えば、特許文献２）。 In the resin molding method used in this nanoimprint lithography, a thermoplastic resin is used. First, the resin is heated to a temperature higher than the glass transition temperature so that it can be deformed. The resin can be deformed before being cured using a thermal imprint method in which the uneven shape of the template transfer pattern is transferred to the resin by cooling to a glass transition temperature or lower (for example, Patent Document 1), or an ultraviolet curable resin. Is formed into a concavo-convex shape of the template transfer pattern, and then the resin is cured by irradiating ultraviolet rays, and a photo-imprint method or the like that transfers the concavo-convex shape of the template transfer pattern to the resin has been proposed (for example, Patent Document 2).
上記のように、光インプリント法は、熱インプリント法のような加熱と冷却の工程が不要であり、室温でパターン転写できる。また、テンプレートや被転写基板が、熱によって寸法変化を生じてしまうリスクを低減できる。
それゆえ、一般的には、熱インプリント法よりも光インプリント法の方が、生産性、解像性、アライメント精度などの点で優れている。
As described above, the optical imprint method does not require heating and cooling steps like the thermal imprint method, and the pattern can be transferred at room temperature. Further, it is possible to reduce a risk that the template and the substrate to be transferred undergo a dimensional change due to heat.
Therefore, in general, the optical imprint method is superior to the thermal imprint method in terms of productivity, resolution, alignment accuracy, and the like.
上記のようなテンプレート（適宜、ナノインプリント用テンプレートと呼ぶ）の製造方法としては、例えば、平板状の光透過性基材（合成石英ガラス基板等）をテンプレート基板に用い、その上にクロム（Ｃｒ）等のハードマスク層を形成し、その上に形成したレジストパターンをエッチングマスクに用いてハードマスク層をエッチング加工し、次いで、加工したハードマスク層（ハードマスクパターン）をエッチングマスクに用いてテンプレート基板をエッチング加工して、上記の転写パターンを形成する方法がある。
なお、本願においては、上記のテンプレート基板の上にクロム（Ｃｒ）等のハードマスク層を形成した形態を、テンプレートブランクと呼ぶ。
As a method for producing the above template (referred to as a template for nanoimprinting as appropriate), for example, a flat light-transmitting substrate (such as a synthetic quartz glass substrate) is used as a template substrate, and chromium (Cr) is formed thereon. A hard mask layer is formed, and the hard mask layer is etched using the resist pattern formed thereon as an etching mask, and then the processed hard mask layer (hard mask pattern) is used as an etching mask to form a template substrate. There is a method of forming the above transfer pattern by etching.
In the present application, a form in which a hard mask layer such as chromium (Cr) is formed on the template substrate is referred to as a template blank.
また、テンプレート基板としては、平板状の光透過性基材の一方の面に、転写パターンが形成される領域（転写領域）を上面とするメサ状の段差構造を有する形態であっても良い。このような形態であれば、インプリント工程において、テンプレートの転写領域以外の部分が、被転写基板や樹脂と接触することを抑制できるからである。 In addition, the template substrate may have a mesa-like stepped structure with an area (transfer area) where a transfer pattern is formed on the one surface of a flat light-transmitting substrate. This is because in such an embodiment, it is possible to suppress contact of the portion other than the template transfer region with the substrate to be transferred and the resin in the imprint process.
さらに、テンプレート基板としては、転写領域の裏面側に凹部を有する形態であっても良い。
ナノインプリントリソグラフィにおいては、転写パターンの数が増すにつれ、テンプレートと樹脂との密着面積が増加するため、離型に際しては、両者間の摩擦力に対抗する力が必要になる。特に、半導体用途の転写パターンは、そのサイズが小さく、パターン密度が高いことから、離型には大きな力が必要になる。
そこで、テンプレートの裏面側（転写パターンが形成される面とは反対側）に凹部を形成することによって、転写領域のテンプレートの厚さを薄くして湾曲容易とし、離型に際しては、テンプレートの転写領域を被転写基板側に向かって凸状に湾曲させて、転写領域の外縁部から、順次、部分的に離型していく手法が提案されている（例えば、特許文献３）。
また、上記のように湾曲容易な形態であれば、テンプレートを樹脂に接触させる際にも、テンプレートの転写領域を被転写基板側に向かって凸状に湾曲させて、転写領域の中央部を接触させてから、順次、外縁部を接触させていくことで、テンプレートと樹脂の間に気泡が残留することを抑制することができる。
Further, the template substrate may have a concave portion on the back surface side of the transfer region.
In nanoimprint lithography, as the number of transfer patterns increases, the contact area between the template and the resin increases. Therefore, a force that counteracts the frictional force between the two is required for mold release. In particular, a transfer pattern for semiconductor use has a small size and a high pattern density, and thus a large force is required for release.
Therefore, by forming a recess on the back side of the template (on the side opposite to the surface on which the transfer pattern is formed), the template in the transfer area is made thin and easy to be bent. A method has been proposed in which a region is curved in a convex shape toward the substrate to be transferred, and then partially released from the outer edge of the transfer region in order (for example, Patent Document 3).
In addition, if the shape is easy to be bent as described above, even when the template is brought into contact with the resin, the transfer area of the template is curved in a convex shape toward the substrate to be transferred, and the central portion of the transfer area is contacted. It is possible to prevent bubbles from remaining between the template and the resin by sequentially bringing the outer edge portions into contact with each other.
図９は、上述のように裏面に凹部が形成された形態の従来のテンプレート基板の一例を示す説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図１０は、図９に示すテンプレート基板にハードマスク層を形成した形態の従来のテンプレートブランクの一例を示す概略断面図であり、図１１は、図９に示すテンプレート基板を用いて製造された従来のナノインプリント用テンプレートの一例を示す概略断面図である。
また、図１２は、図９に示す形態のテンプレート基板の製造方法の一例を示す概略工程図であり、図１３は、図１０に示す形態のテンプレートブランクの製造方法の一例を示す概略工程図であり、図１４は、図１１に示す形態のナノインプリント用テンプレートの製造方法の一例を示す概略工程図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing an example of a conventional template substrate having a recess formed on the back surface as described above, wherein (a) is a schematic plan view, and (b) is a BB cross section in (a). FIG. FIG. 10 is a schematic sectional view showing an example of a conventional template blank in which a hard mask layer is formed on the template substrate shown in FIG. 9, and FIG. 11 is manufactured using the template substrate shown in FIG. It is a schematic sectional drawing which shows an example of the conventional template for nanoimprint.
12 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing a template substrate having the form shown in FIG. 9, and FIG. 13 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing a template blank having the form shown in FIG. FIG. 14 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing the nanoimprint template having the form shown in FIG. 11.
図９に示すテンプレート基板１０１においては、一方の面（図９（ｂ）に示すＺ方向側の面）にメサ状の段差構造１２２が形成されており、他方の面に、平面視において、メサ状の段差構造１２２と重なり、かつ、メサ状の段差構造１２２よりも広い面積を有する凹部１２１が形成されている。
また、図１０に示すテンプレートブランク１０２においては、テンプレート基板１０１のメサ状の段差構造１２２を有する面の上にハードマスク層１１４が形成されており、図１１に示すナノインプリント用テンプレート１０３においては、テンプレート基板１０１の転写領域１２３に凹凸形状の転写パターン１３１が形成されている。
In the
Further, in the template blank 102 shown in FIG. 10, a
上述の図９に示す形態のテンプレート基板１０１を製造するには、例えば図１２に示すように、まず、平板状の光透過性基材１０１Ａを準備し（図１２（ａ））、その一方の面（図１２に示すＺ方向側の面）の上に、保護層１５１およびレジスト層１５２を順次形成する（図１２（ｂ））。
次に、レジスト層１５２を露光、現像して露出する保護層１５１をエッチングすることにより、転写領域１２３となる領域を覆う形態のレジストパターン１５２Ｐおよび保護パターン１５１Ｐを形成する（図１２（ｃ））。
次いで、レジストパターン１５２Ｐおよび保護パターン１５１Ｐをエッチングマスクに用いて光透過性基材１０１Ａをウェットエッチングして、メサ状の段差構造１２２を有する光透過性基材１０１Ｂを形成する（図１２（ｄ））。
In order to manufacture the
Next, the
Next, the light
ここで、保護パターン１５１Ｐは、光透過性基材１０１Ａをウェットエッチングする工程において、エッチング液がレジストパターン１５２Ｐで覆う転写領域１２３に浸入することを防ぐ目的で形成されるものであり、その材料としては、例えばクロム（Ｃｒ）等の金属を用いることができる。
Here, the
上記のようにしてメサ状の段差構造１２２を形成した後、光透過性基材１０１Ｂの裏面（前記メサ状の段差構造１２２を形成した面とは反対側の面）に、機械的研削等の方法を用いて凹部１２１を形成し（図１２（ｅ））、その後、レジストパターン１５２Ｐおよび保護パターン１５１Ｐを除去してテンプレート基板１０１を得る（図１２（ｆ））。
After the mesa-
なお、上述の図１０に示す形態のテンプレートブランク１０２を製造するには、例えば、図１３に示すように、まず、上述のようにして製造したテンプレート基板１０１を準備し（図１３（ａ））、メサ状の段差構造１２２を有する面の上に、スパッタ等の真空成膜法を用いて、例えばクロム（Ｃｒ）等の金属から構成されるハードマスク層１１４を形成すれば良い（図１３（ｂ））。
In order to manufacture the template blank 102 having the configuration shown in FIG. 10, for example, as shown in FIG. 13, first, the
また、上述の図１１に示す形態のナノインプリント用テンプレート１０３を製造するには、例えば、図１４に示すように、まず、上述のようにして製造したテンプレートブランク１０２を準備し（図１４（ａ））、例えば、上述の光インプリント法等を用いてハードマスク層１１４の上に樹脂パターン１１５Ｐを形成する（図１４（ｂ））。
次に、樹脂パターン１１５Ｐをエッチングマスクに用いてハードマスク層１１４をエッチングし（図１４（ｃ））、次いで樹脂パターン１１５Ｐを除去して、ハードマスクパターン１１４Ｐを形成する（図１４（ｄ））。
次に、ハードマスクパターン１１４Ｐをエッチングマスクに用いてテンプレート基板１０１をエッチングし（図１４（ｅ））、次いでハードマスクパターン１１４Ｐを除去して、転写領域１２３に凹凸形状の転写パターン１３１を有するナノインプリント用テンプレート１０３を得る（図１４（ｆ））。
In order to manufacture the
Next, the
Next, the
ここで、テンプレート基板には、フォトマスクに用いられる基板と同様に、主に、合成石英ガラスを材料とする基板が用いられているが、ナノインプリント用テンプレートとして用いるために、このテンプレート基板には、フォトマスクに用いる場合よりも高い表面平坦性や表面平滑性等の厳しい品質が求められるため、通常、テンプレート基板は高価なものになる。さらに、上述のように、メサ状の段差構造や凹部を形成する場合は、その製造コストがかかるため、より高価なものになる。 Here, a substrate made of synthetic quartz glass is mainly used as a template substrate, as in the case of a substrate used for a photomask. Since strict quality such as higher surface flatness and surface smoothness is required than when used for a photomask, the template substrate is usually expensive. Furthermore, as described above, when a mesa-shaped step structure or a recess is formed, the manufacturing cost is increased, and therefore, it becomes more expensive.
一方、ナノインプリント用テンプレートに形成される凹凸形状の転写パターンは、一般に、従来のフォトマスクに形成されていたマスクパターンよりも１／４以下のサイズ（幅寸法）が求められ、さらに深さ方向の加工精度も要求されることから、ナノインプリント用テンプレートの製造においては、従来のフォトマスクの製造に比べて、転写パターンの形状不良や欠陥を生じやすい。 On the other hand, the concavo-convex shaped transfer pattern formed on the nanoimprint template generally requires a size (width dimension) of 1/4 or less than the mask pattern formed on the conventional photomask, and further in the depth direction. Since processing accuracy is also required, in the manufacture of nanoimprint templates, transfer pattern shapes and defects are more likely to occur than in conventional photomask manufacturing.
それゆえ、製造コストの抑制を図る目的から、このような不良となったナノインプリント用テンプレートからテンプレート基板を再生することが求められている。
そして、ナノインプリント用テンプレートからテンプレート基板を再生するためには、少なくとも、凹凸形状の転写パターンを除去し、転写領域の表面平坦性や表面平滑性を、再生前のテンプレート基板が有していたレベルと同等にする必要がある。
Therefore, for the purpose of reducing the manufacturing cost, it is required to regenerate the template substrate from such a defective nanoimprint template.
And in order to regenerate the template substrate from the template for nanoimprint, at least the uneven pattern transfer pattern is removed, and the surface flatness and surface smoothness of the transfer region are the levels that the template substrate before reproduction had had. Must be equivalent.
ここで、上述のような従来の構成のナノインプリント用テンプレートからテンプレート基板を再生する方法としては、例えば、転写領域の全域に粗研磨またはエッチングを施すことによって転写パターンを除去し、その後、転写領域に精密研磨を施すことで、テンプレート基板を再生する方法が考えられる。 Here, as a method of regenerating the template substrate from the nanoimprint template having the conventional configuration as described above, for example, the transfer pattern is removed by performing rough polishing or etching on the entire transfer region, and then transferred to the transfer region. A method of regenerating the template substrate by performing precision polishing is conceivable.
しかしながら、上記のような方法では、テンプレート基板が当初有していた高い表面平坦性や表面平滑性は一旦失われてしまい、改めて複数の工程の精密研磨を施すことになるため、再生前のテンプレート基板と同等の表面平坦性や表面平滑性を得るためには、結局、複数の工程からなる高度な研磨技術が必要となり、コストが高くなることから、製造コストを抑制するという効果を十分に得られることにはならない。
さらに、テンプレート基板がメサ状の段差構造や凹部を有する形態の場合は、上記のような方法で再生することは、技術的により困難性が増すため、その再生にはよりコストがかかることになる。
However, in the method as described above, the high surface flatness and surface smoothness originally possessed by the template substrate are once lost, and precise polishing in a plurality of steps is performed again. In order to obtain surface flatness and surface smoothness equivalent to those of a substrate, a high level polishing technology consisting of multiple processes is required in the end, and the cost increases, so that the effect of suppressing the manufacturing cost can be sufficiently obtained. It will not be done.
Furthermore, when the template substrate has a mesa-shaped step structure or a concave portion, it is technically more difficult to reproduce by the above method, so that the reproduction is more costly. .
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高度な研磨技術を要せずに、容易にテンプレート基板を再生することができ、ナノインプリント用テンプレートの製造コストの増大化を抑制することができるテンプレート用積層基板、テンプレートブランク、ナノインプリント用テンプレート、および、テンプレート基板の再生方法、並びに、テンプレート用積層基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can easily regenerate a template substrate without requiring an advanced polishing technique, and suppress an increase in manufacturing cost of a nanoimprint template. It is an object of the present invention to provide a template laminated substrate, a template blank, a nanoimprint template, a template substrate recycling method, and a template laminated substrate manufacturing method.
本発明者は種々研究した結果、テンプレート基板の上に、所定の材料から構成される中間層と転写パターン形成層を積層し、この転写パターン形成層に転写パターンを形成し、テンプレート基板を再生する際には、所定のエッチング方法により、上記の転写パターン形成層を除去することで、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。 As a result of various studies, the inventor laminated an intermediate layer made of a predetermined material and a transfer pattern forming layer on a template substrate, formed a transfer pattern on the transfer pattern forming layer, and regenerated the template substrate. In this case, the present invention has been completed by finding that the above-mentioned problem can be solved by removing the transfer pattern forming layer by a predetermined etching method.
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、ナノインプリント用テンプレートに用いられるテンプレート用積層基板であって、テンプレート基板と、前記テンプレート基板の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成された転写パターン形成層と、を有し、前記テンプレート基板が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、前記中間層が、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成されており、前記転写パターン形成層が、シリコンを含む材料から構成されていることを特徴とするテンプレート用積層基板である。
That is, the invention according to
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記テンプレート基板が、一方の面にメサ状の段差構造を有し、他方の面に、平面視において、前記メサ状の段差構造と重なり、かつ、前記メサ状の段差構造よりも広い面積を有する凹部を有しており、前記メサ状の段差構造を有する面の上に前記中間層と、前記転写パターン形成層と、を有していることを特徴とする請求項１に記載のテンプレート用積層基板である。
In the invention according to claim 2 of the present invention, the template substrate has a mesa-shaped step structure on one surface, and overlaps the mesa-shaped step structure on the other surface in plan view. A recess having a larger area than the mesa-like step structure, and the intermediate layer and the transfer pattern forming layer are provided on a surface having the mesa-like step structure. It is a laminated substrate for templates of
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記中間層の波長３６５ｎｍの光に対する透過率が、２０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテンプレート用積層基板である。
Further, in the invention according to claim 3 of the present invention, the transmittance of the intermediate layer with respect to light having a wavelength of 365 nm is 20% or more, and the laminated substrate for templates according to
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記転写パターン形成層が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、その密度が、２．２ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のテンプレート用積層基板である。
In the invention according to claim 4 of the present invention, the transfer pattern forming layer is made of a material containing silicon oxide, and its density is 2.2 g / cm 3 or more. It is a laminated substrate for templates as described in any one of
また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のテンプレート用積層基板の前記転写パターン形成層の上に、転写パターン形成用のエッチングマスクとなるハードマスク層を有することを特徴とするテンプレートブランクである。
An invention according to claim 5 of the present invention is an etching mask for forming a transfer pattern on the transfer pattern forming layer of the laminated substrate for a template according to any one of
また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のテンプレート用積層基板の前記転写パターン形成層に、凹凸形状の転写パターンが形成されていることを特徴とするナノインプリント用テンプレートである。
In the invention according to claim 6 of the present invention, a concavo-convex shaped transfer pattern is formed on the transfer pattern forming layer of the laminated substrate for a template according to any one of
また、本発明の請求項７に係る発明は、前記転写パターンの深さが、前記転写パターン形成層の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項６に記載のナノインプリント用テンプレートである。 The invention according to claim 7 of the present invention is the nanoimprint template according to claim 6, wherein the transfer pattern has a depth smaller than a thickness of the transfer pattern forming layer.
また、本発明の請求項８に係る発明は、テンプレート基板と、前記テンプレート基板の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成された転写パターン形成層と、を有し、前記テンプレート基板が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、前記中間層が、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成されており、前記転写パターン形成層が、シリコンを含む材料から構成されている積層体の前記転写パターン形成層と前記中間層を除去することによって、前記テンプレート基板を再生する方法であって、前記転写パターン形成層を除去する工程と前記中間層を除去する工程が、異なる条件のエッチング工程であり、前記転写パターン形成層を除去する工程が、前記中間層を、前記テンプレート基板のエッチング保護層に用いたエッチング工程であることを特徴とするテンプレート基板の再生方法である。 The invention according to claim 8 of the present invention includes a template substrate, an intermediate layer formed on the template substrate, and a transfer pattern forming layer formed on the intermediate layer, The template substrate is made of a material containing silicon oxide, the intermediate layer is made of a material containing any one of chromium, tantalum, aluminum, or ruthenium, and the transfer pattern forming layer is made of silicon. A method of regenerating the template substrate by removing the transfer pattern forming layer and the intermediate layer of a laminate composed of a material containing a material, the step of removing the transfer pattern forming layer, and the intermediate layer And the step of removing the transfer pattern forming layer comprises removing the intermediate layer from the template. A reproduction method of a template substrate, characterized in that an etching process using the etching protection layer of the rate substrate.
また、本発明の請求項９に係る発明は、請求項８に記載のテンプレート基板の再生方法により再生されたテンプレート基板を準備する工程と、前記テンプレート基板の上に、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成される中間層を形成する工程と、前記中間層の上に、シリコンを含む材料から構成される転写パターン形成層を形成する工程と、を備えることを特徴とするテンプレート用積層基板の製造方法である。 The invention according to claim 9 of the present invention provides a step of preparing a template substrate regenerated by the method for regenerating a template substrate according to claim 8, and chromium, tantalum, aluminum, or on the template substrate. A step of forming an intermediate layer made of a material containing any one of ruthenium, and a step of forming a transfer pattern forming layer made of a material containing silicon on the intermediate layer. It is the manufacturing method of the laminated substrate for templates characterized.
本発明によれば、容易にテンプレート基板を再生することができ、ナノインプリント用テンプレートの製造コストの増大化を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a template board | substrate can be reproduced | regenerated easily and the increase in the manufacturing cost of the template for nanoimprint can be suppressed.
以下、本発明に係るテンプレート用積層基板、テンプレートブランク、ナノインプリント用テンプレート、および、テンプレート基板の再生方法、並びに、テンプレート用積層基板の製造方法について図面を用いて説明する。 Hereinafter, a template multilayer substrate, a template blank, a nanoimprint template, a template substrate recycling method, and a template multilayer substrate manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
［テンプレート用積層基板］
図１は、本発明に係るテンプレート用積層基板の一例を示す説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
[Multilayer substrate for templates]
1A and 1B are explanatory views showing an example of a laminated substrate for a template according to the present invention, in which FIG. 1A is a schematic plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
例えば図１に示すように、本発明に係るテンプレート用積層基板１は、テンプレート基板１１と、テンプレート基板１１の上に形成された中間層１２と、中間層１２の上に形成された転写パターン形成層１３と、を有している。
ここで、テンプレート基板１１は、酸化シリコンを含む材料から構成されており、中間層１２は、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成されており、転写パターン形成層１３は、シリコンを含む材料から構成されている。
For example, as shown in FIG. 1, a template laminated
Here, the
上記のように、本発明に係るテンプレート用積層基板１は、テンプレート基板１１の上に、所定の材料から構成される中間層１２および転写パターン形成層１３を積層した構成を有しているため、この中間層１２および転写パターン形成層１３を、所定のエッチング方法によって除去することで、容易にテンプレート基板１１を再生することができる。
以下、テンプレート用積層基板１を構成する各要素について、詳しく説明する。
As described above, the template laminated
Hereinafter, each element which comprises the
まず、テンプレート基板１１について説明する。
本発明において、テンプレート用積層基板１を構成するテンプレート基板１１は、従来と同様に、平板状の形態であっても良く、また、一方の面にメサ状の段差構造のみを有する形態であっても良いが、図１に示すように、一方の面（図１（ｂ）に示すＺ方向側）にメサ状の段差構造２２を有し、他方の面に、平面視において、メサ状の段差構造２２と重なり、かつ、メサ状の段差構造２２よりも広い面積を有する凹部２１を有している形態であることが好ましい。
上述のように、メサ状の段差構造２２を有することで、インプリント工程おいて、テンプレートの転写領域以外の部分が、被転写基板や樹脂と接触することを抑制でき、また、凹部２１を有することで、転写領域２３を湾曲容易とすることができるからである。
First, the
In the present invention, the
As described above, by having the mesa-shaped
本発明においてテンプレート基板１１は、酸化シリコンを含む材料から構成されている。中でも合成石英ガラスはフォトマスク用基板の材料として実績があり、高品質な基板を安定して入手できることから好ましい。
In the present invention, the
本発明において、テンプレート基板１１の各サイズは、例えば、従来のナノインプリント用テンプレートのテンプレート基板に用いられてきた各サイズと同じにすることができる。
例えば、テンプレート基板１１は、平面外形を概ね１５２ｍｍ×１５２ｍｍとし、凹部２１が形成されていない領域の厚さを概ね６．３５ｍｍとすることができる。また、凹部２１は、平面形状を概ね直径６４ｍｍの円形とし、深さを概ね５．２５ｍｍとすることができる。また、メサ状の段差構造２２は、転写領域２３となる上面を概ね２８ｍｍ×３６ｍｍとし、段差Ｈを概ね３０μｍとすることができる。
In the present invention, each size of the
For example, the
なお、図１（ｂ）においては、上記段差の大きさ（例えば３０μｍ）に比べて、実際の中間層１２の厚さ（例えば３ｎｍ）および転写パターン形成層１３の厚さ（例えば６０ｎｍ）が格段に小さいことから、煩雑となるのを避けるため、テンプレート基板１１のメサ状の段差構造２２の上に中間層１２および転写パターン形成層１３を積層した形態における段差をＨとして示している。
In FIG. 1B, the actual thickness of the intermediate layer 12 (for example, 3 nm) and the thickness of the transfer pattern forming layer 13 (for example, 60 nm) are markedly greater than the size of the step (for example, 30 μm). Therefore, in order to avoid complication, the step in the form in which the
次に、中間層１２について説明する。
中間層１２は、図１（ｂ）に示すように、テンプレート基板１１と転写パターン形成層１３の間に形成され、主に、テンプレート基板１１を再生する際に、転写パターン形成層１３の除去工程におけるエッチングガスやエッチング液からテンプレート基板１１、特にテンプレート基板１１の転写領域２３を保護する作用を奏するものである。
また、転写パターン形成層１３を除去した後に、この中間層１２を除去することによって、中間層１２の上に残った転写パターン形成層１３のエッチング残留物や異物を、同時に取り去ることもできる。
Next, the
As shown in FIG. 1B, the
Further, by removing the
本発明において、中間層１２は、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、または、ルテニウム（Ｒｕ）のいずれか一種を含む材料から構成されている。
ここで、上記の「クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、または、ルテニウム（Ｒｕ）のいずれか一種を含む材料」とは、上記の各金属単体、または、上記の各金属と他の物質との混合物という形態のみならず、上記の金属と酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）等との化合物も含む概念であり、例えば、金属がクロムの場合、酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、炭化クロム（ＣｒＣ）や、酸窒化クロム（ＣｒＮＯ）、酸窒炭化クロム（ＣｒＣＮＯ）等も含むものである。
In the present invention, the
Here, the above-mentioned “material including any one of chromium (Cr), tantalum (Ta), aluminum (Al), or ruthenium (Ru)” refers to each of the above metals or each of the above metals. In addition to the form of a mixture of the above and other substances, the concept also includes compounds of the above metals and oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C), etc. For example, when the metal is chromium, oxidation It also includes chromium (CrO), chromium nitride (CrN), chromium carbide (CrC), chromium oxynitride (CrNO), chromium oxynitride carbide (CrCNO), and the like.
上記の材料であれば、転写パターン形成層１３の除去工程におけるエッチングガス（例えばフッ素系のガス）やエッチング液（例えばフッ酸水溶液）に耐性を有することから、テンプレート基板１１を保護することができる。
また、上記の材料であれば、中間層１２を除去する際のエッチングガスやエッチング液に、テンプレート基板１１がエッチング耐性を有するエッチングガス（例えば塩素系ガス）やエッチング液（例えば酸性の水溶液）を選択することができるからである。
中間層１２を形成する方法には、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等の成膜技術を用いることができる。
なお、中間層１２は同一材料から構成される単層構造であってもよく、異なる材料から構成される複層構造であってもよい。
If it is said material, since it has tolerance to the etching gas (for example, fluorine-type gas) and etching liquid (for example, hydrofluoric acid aqueous solution) in the removal process of the transcription | transfer
Moreover, if it is said material, the etching gas (for example, chlorine-type gas) and etching liquid (for example, acidic aqueous solution) in which the template board |
As a method of forming the
The
また、中間層１２は、光インプリント法に用いる光に対して透過率が高いことが好ましい。テンプレート用積層基板１の転写パターン形成層１３に凹凸形状の転写パターンを形成した本発明に係るナノインプリント用テンプレートを用いて、光インプリント法によりパターン転写する際に、被転写基板の上に形成された樹脂をより短い時間で硬化させること、すなわち、パターン転写のスループットを向上させることができるからである。
ここで、光インプリント法に用いる光の波長は、硬化させる樹脂にもよるが、典型的には３６５ｎｍである。
それゆえ、中間層１２は、波長３６５ｎｍの光に対する透過率が、２０％以上であること、より好ましくは４０％以上、さらには、８０％以上であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the intermediate |
Here, the wavelength of light used in the photoimprint method is typically 365 nm, although it depends on the resin to be cured.
Therefore, the
中間層１２の透過率を上記の範囲に調整する方法としては、例えば、中間層１２の膜厚を制御する方法が挙げられる。
ただし、上述のように、中間層１２はテンプレート基板１１のエッチング保護層として作用するものであることから、転写パターン形成層１３の除去工程におけるエッチングガスやエッチング液で消失しない厚さを必要とする。そして、この必要とされる厚さは、中間層１２の材料や、転写パターン形成層１３のエッチング条件等によって変化する。
Examples of a method for adjusting the transmittance of the
However, as described above, since the
表１に各種膜材料の屈折率ｎと消衰係数ｋを、表２に先のｎ、ｋの値から算出される波長３６５ｎｍの光に対する透過率を示す。 Table 1 shows the refractive index n and extinction coefficient k of various film materials, and Table 2 shows the transmittance for light having a wavelength of 365 nm calculated from the values of n and k.
例えば、中間層１２としてクロム（Ｃｒ）膜を用いる場合、表２に示すように、膜厚３ｎｍにおいて波長３６５ｎｍの光に対する透過率は４９．８９％となり、膜厚５ｎｍにおいて上記透過率は３２．１５％となる。
For example, when a chromium (Cr) film is used as the
そして、例えば、中間層１２としてクロム（Ｃｒ）膜を用い、転写パターン形成層１３に形成された転写パターンの深さを５０ｎｍとし、酸化シリコンから構成される転写パターン形成層１３をフッ素系のガスでエッチング除去することを想定する場合には、中間層１２として、クロム（Ｃｒ）膜が膜厚３ｎｍもあれば、テンプレート基板１１のエッチング保護層として十分作用することができる。
For example, a chromium (Cr) film is used as the
次に、転写パターン形成層１３について説明する。
転写パターン形成層１３は、図１（ｂ）に示すように、中間層１２の上に形成されており、この転写パターン形成層１３に凹凸形状の転写パターンを形成することにより、本発明に係るナノインプリント用テンプレートを得ることができる。
Next, the transfer
As shown in FIG. 1B, the transfer
転写パターン形成層１３の膜厚は、形成する転写パターンの深さにもよるが、一般には、３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。
なお、本発明においては、転写パターン形成層１３の膜厚は、形成する転写パターンの深さよりも大きいことが好ましい。詳しくは、後述する本発明に係るナノインプリント用テンプレートについての記載箇所において説明する。
The thickness of the transfer
In the present invention, the thickness of the transfer
本発明において、転写パターン形成層１３は、シリコンを含む材料から構成されている。
ここで、「シリコンを含む材料」とは、シリコン単体、または、シリコンと他の物質との混合物という形態のみならず、シリコンと酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）等との化合物や、モリブデン（Ｍｏ）等の金属との化合物も含む概念であり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）等も含むものである。
In the present invention, the transfer
Here, the “material containing silicon” is not only a form of silicon alone or a mixture of silicon and another substance, but also a compound of silicon and oxygen (O), nitrogen (N), etc., molybdenum ( The concept includes a compound with a metal such as Mo), and includes, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), molybdenum silicide (MoSi), and the like.
転写パターン形成層１３が上記の材料から構成されていれば、転写パターン形成層１３の除去工程に際し、中間層１２がフッ素系のガスに耐性を有することから、テンプレート基板１１を保護しつつ、フッ素系のガスを用いたドライエッチングで転写パターン形成層１３を除去することができる。
中でも、転写パターン形成層１３は、酸化シリコンを含む材料から構成されていることが好ましい。転写パターン形成工程において、合成石英ガラスに転写パターンを形成していた従来のナノインプリント用テンプレートの場合と同様に、実績のある微細加工技術を適用することができるからである。
If the transfer
In particular, the transfer
また、ナノインプリントリソグラフィでは、何度も繰り返し、被転写基板の樹脂との接触、および離型が行われるため、転写パターン形成層１３には、繰り返し行われるインプリント工程に耐える物理的強度や、付着した樹脂等を除去するために行われる洗浄に対する耐性が求められる。
それゆえ、転写パターン形成層１３は、酸化シリコンを含む材料から構成されており、その密度が、２．２ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましい。上記のような要求に対し、転写パターン形成層１３が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、その密度が２．２ｇ／ｃｍ3以上であれば、従来のナノインプリント用テンプレートの合成石英ガラスと同等の物理的強度や洗浄耐性を有することができるからである。
Further, in nanoimprint lithography, contact with the resin of the substrate to be transferred and release are repeated many times, so that the transfer
Therefore, the transfer
密度２．２ｇ／ｃｍ3以上の酸化シリコンを形成する方法としては、例えば、ＣＶＤ法によって酸化シリコン膜を形成する工程と、形成された酸化シリコン膜に酸素ラジカル処理を施す工程とを、目的とする膜厚に達するまで交互に繰り返し行う方法がある（例えば、特許文献４）。
より具体的には、例えば、中間層１２を形成したテンプレート基板１１を真空装置内に配置し、まず、ジクロルシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガスと亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用いたＣＶＤ法によって、中間層１２の上に、膜厚２ｎｍ〜５ｎｍ程度の酸化シリコン膜を形成する。その後、上記のガスの供給を止め、次いで、酸素ガスとアルゴンガスを用いたプラズマ処理によって、中間層１２の上に形成された酸化シリコン膜に酸素ラジカル処理を施す。このＣＶＤ成膜と酸素ラジカル処理の工程を交互に繰り返して、所望の膜厚の転写パターン形成層１３を形成する。
As a method for forming silicon oxide having a density of 2.2 g / cm 3 or more, for example, a step of forming a silicon oxide film by a CVD method and a step of subjecting the formed silicon oxide film to oxygen radical treatment are used. There is a method in which the film thickness is alternately repeated until the film thickness is reached (for example, Patent Document 4).
More specifically, for example, the
以上説明したように、本発明に係るテンプレート用積層基板１は、テンプレート基板１１の上に、所定の中間層１２および転写パターン形成層１３を積層した構成を有しているため、例え、テンプレート基板１１がメサ状の段差構造２２や凹部２１を有する形態であっても、上記の転写パターン形成層１３および中間層１２を除去することで、容易にテンプレート基板１１を再生することができる。
そして、この再生されたテンプレート基板１１を用いることで、ナノインプリント用テンプレートの製造コストの増大化を抑制することができる。
As described above, the template laminated
By using the regenerated
［テンプレートブランク］
次に、本発明に係るテンプレートブランクについて説明する。
図２は、本発明に係るテンプレートブランクの一例を示す概略断面図である。
例えば図２に示すように、本発明に係るテンプレートブランク２は、上述の本発明に係るテンプレート用積層基板１の転写パターン形成層１３の上に、転写パターン形成用のエッチングマスクとなるハードマスク層１４を有するものである。
[Template blank]
Next, the template blank according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a template blank according to the present invention.
For example, as shown in FIG. 2, the template blank 2 according to the present invention is a hard mask layer serving as an etching mask for forming a transfer pattern on the transfer
ハードマスク層１４を構成する材料については、転写パターン形成層１３をドライエッチング加工する際のエッチングマスクとして機能するものであればよく、例えば、Ｃｒ（クロム）等を用いることができる。その厚みは、転写パターンのサイズや、上記材料のエッチング耐性等を考慮して適宜選択されるが、例えば、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。
ハードマスク層１４を形成する方法には、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等の成膜技術を用いることができる。
Any material can be used for the
As a method of forming the
本発明においては、上記のようなハードマスク層１４を有するテンプレートブランク２を用いてナノインプリント用テンプレートを製造することで、転写パターン形成工程におけるドライエッチングの選択比を大きくすることができ、転写パターン形成層１３に、凹凸形状の転写パターンを寸法精度良く形成することができる。
In the present invention, by producing a template for nanoimprinting using the template blank 2 having the
［ナノインプリント用テンプレート］
次に、本発明に係るナノインプリント用テンプレートについて説明する。
図３は、本発明に係るナノインプリント用テンプレートの一例を示す概略断面図である。
例えば図３に示すように、本発明に係るナノインプリント用テンプレート３は、上述の本発明に係るテンプレート用積層基板１の転写パターン形成層１３に、凹凸形状の転写パターン３１が形成されているものである。
[Template for nanoimprint]
Next, the nanoimprint template according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a nanoimprint template according to the present invention.
For example, as shown in FIG. 3, the nanoimprint template 3 according to the present invention has a concavo-
本発明に係るナノインプリント用テンプレート３は、テンプレート基板１１の上に、所定の材料から構成される中間層１２と転写パターン形成層１３を積層した構成を有しているため、転写パターン形成層１３および中間層１１を除去することで、容易にテンプレート基板１１を再生することができる。
そして、この再生されたテンプレート基板１１を用いることで、ナノインプリント用テンプレートの製造コストの増大化を抑制することができる。
Since the nanoimprint template 3 according to the present invention has a configuration in which an
By using the regenerated
特に、転写パターン形成層１３が酸化シリコンを含む材料から構成されている場合には、転写パターン３１の形成において、従来のナノインプリント用テンプレートに用いられてきた実績のある微細加工技術を適用することができる。
さらに、転写パターン形成層１３が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、その密度が２．２ｇ／ｃｍ3以上であれば、本発明に係るナノインプリント用テンプレート３は、従来の合成石英ガラスからなるナノインプリント用テンプレートと同等の物理的強度や洗浄耐性を有することができる。
In particular, when the transfer
Further, if the transfer
また、本発明において、転写パターン３１の深さは転写パターン形成層１３の厚さよりも小さいことが好ましい。言い換えれば、本発明においては、転写パターン形成層１３の厚さを、転写パターン３１の深さよりも大きくなるように形成しておくことが好ましい。
上記の理由について、図４を用いて説明する。
In the present invention, the depth of the
The above reason will be described with reference to FIG.
図４は、本発明における転写パターンの深さと転写パターン形成層の膜厚との関係を示す説明図である。
ここで、図４（ａ）は、転写パターン３１ａの深さ（Ｄ）が転写パターン形成層１３の膜厚（Ｔ）よりも小さい例を、図４（ｂ）は、転写パターン３１ｂが転写パターン形成層１３を貫通して中間層１２に到達している例を、それぞれ示している。
また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す形態において、中間層１２の一部が洗浄工程でウェットエッチングされた例を、図４（ｄ）は、図４（ｂ）に示す形態において、転写パターン形成工程で側壁下部がオーバーエッチングされた例を、それぞれ示している。
FIG. 4 is an explanatory view showing the relationship between the depth of the transfer pattern and the film thickness of the transfer pattern forming layer in the present invention.
4A shows an example in which the depth (D) of the
4C shows an example in which a part of the
例えば、図４（ｂ）に示すように、転写パターン３１ｂが転写パターン形成層１３を貫通して中間層１２に到達している場合（言い換えれば、中間層１２を転写パターン３１ｂの形成時のエッチング停止層として用いる場合）には、転写パターン３１ｂの側壁を構成する材料（すなわち、転写パターン形成層１３を構成する材料）と、転写パターン３１ｂの底部を構成する材料（すなわち、中間層１２を構成する材料）は、異なることになる。
それゆえ、転写パターンの微細化が進むことにより、凹状の転写パターン３１ｂに挟まれた凸状の部分の根元の面積が小さくなると、前記凸状の部分が材料界面で剥離してしまうという恐れがある。
For example, as shown in FIG. 4B, when the
Therefore, when the transfer pattern is further miniaturized and the area of the root of the convex portion sandwiched between the
さらに、図４（ｂ）に示す形態の転写パターン３１ｂを有するナノインプリント用テンプレートに繰り返し洗浄工程を施す場合には、例えば、図４（ｃ）に示すように、洗浄液（例えば、硫酸過水）によって転写パターン３１ｂの底部に露出する中間層１２が徐々にウェットエッチングされて、凹状の転写パターン３１ｂに挟まれた凸状の部分が倒壊してしまうというおそれがある。
Further, when the nanoimprint template having the
また、中間層１２を転写パターン３１ｂの形成時のエッチング停止層として用いる場合には、中間層１２は転写パターン形成層１３をエッチングするガスに対して耐性を有することから、図４（ｄ）に示すように、転写パターン形成時のオーバーエッチングによって、転写パターン３１ｂの底部の中間層１２と、転写パターン３１ｂの側壁の転写パターン形成層１３との界面近傍に、側壁エッチング部分（ノッチとも呼ばれる）３２が形成されてしまうおそれがある。
Further, when the
そして、上記のような側壁エッチング部分３２が形成されてしまうと、凹状の転写パターン３１ｂの断面形状は逆Ｔ型（アンカー型）のような形状になり、例えば、このような形態の転写パターン３１ｂを有するナノインプリント用テンプレートを用いてインプリント工程を行うと、この側壁エッチング部分３２にも樹脂が充填され、この側壁エッチング部分３２で硬化した樹脂がアンカーのように作用して良好に離型できなくなり、樹脂パターンを不良にしてしまうというおそれがある。
When the
一方、図４（ａ）に示すように、転写パターン３１ａの深さ（Ｄ）が転写パターン形成層１３の厚さ（Ｔ）よりも小さい場合には、転写パターン３１ａの側壁も底部も同一の材料で構成されることから、上記のような不具合が生じるおそれはない。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, when the depth (D) of the
［テンプレート基板の再生方法］
次に、本発明に係るテンプレート基板の再生方法について説明する。
図５は、本発明に係るテンプレート基板の再生方法の一例を示す概略工程図である。
本発明によってテンプレート基板を再生するには、まず、図５（ａ）に示すように、テンプレート基板１１と、テンプレート基板１１の上に形成された中間層１２と、中間層１２の上に形成された転写パターン形成層１３と、を有し、テンプレート基板１１が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、中間層１２が、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成されており、転写パターン形成層１３が、シリコンを含む材料から構成されている積層体を準備する。
[Recycling method of template substrate]
Next, a method for regenerating a template substrate according to the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic process diagram showing an example of a method for regenerating a template substrate according to the present invention.
To regenerate the template substrate according to the present invention, first, as shown in FIG. 5A, the
ここで、上記の「積層体」には、本発明に係るテンプレート用積層基板１、テンプレートブランク２、および、ナノインプリント用テンプレート３のいずれもが含まれる。
なお、図５においては、上記「積層体」として、ナノインプリント用テンプレート３を用いる例を示している。また、図５においては、本発明の好適な例として、テンプレート基板１１がメサ状の段差構造２２および凹部２１を有している形態を例示しているが、テンプレート基板１１は平板状の形態であっても良く、一方の面にメサ状の段差構造のみを有する形態であっても良い。
Here, the “laminated body” includes any of the laminated substrate for
FIG. 5 shows an example in which the nanoimprint template 3 is used as the “laminated body”. In FIG. 5, as a preferred example of the present invention, the
次に、例えば、フッ素系のガスを用いたドライエッチング、若しくは、希フッ酸（ＤＨＦ）溶液や緩衝フッ酸（ＢＨＦ）溶液を用いたウェットエッチングにより、転写パターン形成層１３を除去する（図５（ｂ））。
ここで、本発明においては、中間層１２をテンプレート基板１１のエッチング保護層として用いることで、テンプレート基板１１が酸化シリコンを含む材料から構成されていても、高い表面平坦性や表面平滑性を求められる転写領域２３に相当するメサ状の段差構造２２の上面がエッチングされることを防止できる。
Next, the transfer
Here, in the present invention, by using the
次に、中間層１３を構成する材料に応じたエッチングガスを用いたドライエッチング、若しくは、中間層１３を構成する材料に応じたエッチング液を用いたウェットエッチングにより、中間層１３を除去して、再生されたテンプレート基板１１を得る（図５（ｃ））。
Next, the
ここで、「中間層１３を構成する材料に応じたエッチングガス」とは中間層１３をエッチングする速度は大きいが、テンプレート基板１１をエッチングする速度は小さい作用を有するエッチングガスのことである。例えば、中間層１３を構成する材料に、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、または、アルミニウム（Ａｌ）のいずれか一種が含まれる場合には、エッチングガスとして塩素系ガスを用いることができる。
Here, the “etching gas corresponding to the material constituting the
また、「中間層１３を構成する材料に応じたエッチング液」とは、中間層１３をエッチングする速度は大きいが、テンプレート基板１１をエッチングする速度は小さい作用を有するエッチング液のことである。
例えば、中間層１３を構成する材料に、クロム（Ｃｒ）が含まれる場合には、エッチング液として、硝酸セリウムアンモニウム水溶液や、硝酸セリウムと過酸化水素水の混合水溶液、若しくは、オゾン水等を用いることができる。
また、中間層１３を構成する材料に、アルミニウム（Ａｌ）が含まれる場合には、エッチング液として、リン酸と硝酸の混合水溶液や、リン酸と硝酸と酢酸の混合水溶液等を用いることができる。
また、中間層１３を構成する材料に、ルテニウム（Ｒｕ）が含まれる場合には、エッチング液として、オゾン水等を用いることができる。
The “etching liquid according to the material constituting the
For example, when the material constituting the
Further, when aluminum (Al) is included in the material constituting the
Further, when ruthenium (Ru) is included in the material constituting the
なお、ドライエッチングによって中間層１３を除去する方法においては、条件によっては反応性イオンの衝突による物理的ダメージが、テンプレート基板１１の表面に生じてしまう場合も起こりうる。
それゆえ、上記のような物理的ダメージによってテンプレート基板１１の表面が荒れてしまうおそれを排除する目的においては、中間層１３を除去する方法として、ウェットエッチングによる除去の方法を選択することが、より好ましいことになる。ウェットエッチングであれば、上記のような反応性イオンの衝突による物理的ダメージが生じることはなく、再生前と同等の表面平坦性や表面平滑性を有するテンプレート基板を再生することができるからである。
In the method of removing the
Therefore, in order to eliminate the possibility that the surface of the
以上説明したように、本発明に係るテンプレート基板の再生方法によれば、高度な研磨技術を要せずに、容易にテンプレート基板を再生することができ、ナノインプリント用テンプレートの製造コストの増大化を抑制することができる。 As described above, according to the method for regenerating a template substrate according to the present invention, the template substrate can be easily regenerated without requiring an advanced polishing technique, and the manufacturing cost of the template for nanoimprinting can be increased. Can be suppressed.
［テンプレート用積層基板の製造方法］
次に、本発明に係るテンプレート用積層基板の製造方法について説明する。
図６は、本発明に係るテンプレート用積層基板の製造方法の一例を示す概略工程図である。
図６に示すように、本発明に係るテンプレート用積層基板１を製造するには、まず、テンプレート基板１１を準備し（図６（ａ））、その一方の面（メサ状の段差構造２２を有する面）の上に、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成される中間層１２を形成し（図６（ｂ））、次いで、中間層１２の上に、シリコンを含む材料から構成される転写パターン形成層１３を形成する（図６（ｃ））。
[Manufacturing Method of Template Multilayer Substrate]
Next, the manufacturing method of the laminated substrate for templates concerning this invention is demonstrated.
FIG. 6 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing a laminated substrate for templates according to the present invention.
As shown in FIG. 6, in order to manufacture the laminated substrate for
ここで、準備するテンプレート基板１１には、上記の本発明に係るテンプレート基板の再生方法により再生されたテンプレート基板を用いることができ、この場合、テンプレート用積層基板１の製造コストを低く抑えることができる。
そして、この再生されたテンプレート基板から製造されたテンプレート用積層基板１を用いることで、ナノインプリント用テンプレートの製造コストの増大化も抑制することができる。
Here, as the
And the increase in the manufacturing cost of a nanoimprint template can also be suppressed by using the
中間層１２を形成する方法には、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等の成膜技術を用いることができる。
なお、上述したように、中間層１２の波長３６５ｎｍの光に対する透過率は、２０％以上であること、より好ましくは４０％以上、さらには、８０％以上であることが好ましい。それゆえ、中間層１２の透過率が所望の範囲になるように、この成膜工程において、中間層１２の膜厚を制御することが好ましい。
As a method of forming the
As described above, the transmittance of the
転写パターン形成層１３を形成する方法も、同様に、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法（原子層堆積法）等の成膜技術を用いることができる。
なお、上述したように、転写パターン形成層１３は、酸化シリコンを含む材料から構成されており、その密度が、２．２ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましい。それゆえ、転写パターン形成層１３の密度が所望の範囲になるように、上記の成膜方法を選択することが好ましい。
Similarly, as a method for forming the transfer
As described above, the transfer
例えば、本発明における転写パターン形成層１３を形成する方法として、ＣＶＤ法によって酸化シリコン膜を形成する工程と、形成された酸化シリコン膜に酸素ラジカル処理を施す工程とを、目的とする膜厚に達するまで交互に繰り返し行う方法を用いることができる。
より具体的には、例えば、中間層１２を形成したテンプレート基板１１を真空装置内に配置し、まず、ジクロルシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガスと亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用いたＣＶＤ法によって、中間層１２の上に、膜厚２ｎｍ〜５ｎｍ程度の酸化シリコン膜を形成する。その後、上記のガスの供給を止め、次いで、酸素ガスとアルゴンガスを用いたプラズマ処理によって、中間層１２の上に形成された酸化シリコン膜に酸素ラジカル処理を施す。このＣＶＤ成膜と酸素ラジカル処理の工程を交互に繰り返して、所望の膜厚の転写パターン形成層１３を形成する。
For example, as a method of forming the transfer
More specifically, for example, the
なお、上述のように、本発明においては、転写パターン形成層１３の厚さを、その後形成する転写パターン３１の深さよりも大きくなるように形成しておくことが好ましい。中間層１２が露出することに起因する各種不具合を防止するためである。
例えば、転写パターン形成層１３の厚さは、形成予定の転写パターン３１の深さに各工程マージンを含めた大きさ以上とすることがこのましい。より具体的には、例えば、形成予定の転写パターン３１の深さが５０ｎｍの場合には、転写パターン形成層１３の厚さは６０ｎｍ以上とする。
As described above, in the present invention, it is preferable to form the transfer
For example, it is preferable that the thickness of the transfer
［ナノインプリント用テンプレートの製造方法］
次に、本発明に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法について説明する。
図７は、本発明に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法の一例を示す概略工程図である。
本発明に係るナノインプリント用テンプレート３を製造するには、例えば、上記のようにして製造したテンプレート用積層基板１を準備し（図７（ａ））、転写パターン形成層１３の上に、転写パターン形成用のエッチングマスクとなるハードマスク層１４を形成する（図７（ｂ））。なお、この図７（ｂ）に示す形態は、本発明に係るテンプレートブランク２に相当する。
[Manufacturing method of template for nanoimprint]
Next, a method for producing a nanoimprint template according to the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic process chart showing an example of a method for producing a nanoimprint template according to the present invention.
In order to manufacture the nanoimprint template 3 according to the present invention, for example, the template laminated
上記のハードマスク層１４については、転写パターン形成層１３をドライエッチング加工する際のエッチングマスクとして機能するものであればよく、例えば、Ｃｒ（クロム）を含むスパッタ膜等を用いることができる。その厚みは、転写パターンのサイズや、上記材料のエッチング耐性等を考慮して適宜選択されるが、例えば、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。
The
次に、ハードマスク層１４の上に樹脂パターン１５Ｐを形成する（図７（ｃ））。なお、この樹脂パターン１５Ｐの形成は、従来の光インプリント法を用いても良く、電子線やレーザーを用いた製版技術を用いても良い。
Next, a
次に、樹脂パターン１５Ｐをエッチングマスクに用いてハードマスク層１４をエッチングし（図７（ｄ））、次いで樹脂パターン１５Ｐを除去して、ハードマスクパターン１４Ｐを形成する（図８（ｅ））。
ハードマスク層１４のエッチング方法としては、例えば、ハードマスク層１４にＣｒ膜を用いた場合には、塩素系ガスによるドライエッチングの方法を用いることができる。
Next, the
As a method for etching the
）
次に、ハードマスクパターン１４Ｐをエッチングマスクに用いて転写パターン形成層１３をエッチングし（図８（ｆ））、次いでハードマスクパターン１４Ｐを除去して、転写領域２３に凹凸形状の転写パターン３１を有するナノインプリント用テンプレート３を得る（図８（ｇ））。
転写パターン形成層１３のエッチング方法としては、例えば、フッ素系ガスによるドライエッチングの方法を用いることができる。
)
Next, the transfer
As an etching method for the transfer
以上、本発明に係るテンプレート用積層基板、テンプレートブランク、ナノインプリント用テンプレート、および、テンプレート基板の再生方法、並びに、テンプレート用積層基板の製造方法についてそれぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。 As mentioned above, although each embodiment was described about the lamination substrate for templates concerning the present invention, the template blank, the template for nanoimprint, the reproduction method of a template substrate, and the manufacturing method of the lamination substrate for templates, the present invention is the above-mentioned It is not limited to the embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the technical idea described in the claims of the present invention has substantially the same configuration and exhibits the same function and effect regardless of the case. It is included in the technical scope of the invention.
１・・・テンプレート用積層基板
２・・・テンプレートブランク
３・・・ナノインプリント用テンプレート
１１・・・テンプレート基板
１２・・・中間層
１３・・・転写パターン形成層
１４・・・ハードマスク層
１４Ｐ・・・ハードマスクパターン
１５Ｐ・・・樹脂パターン
２１・・・凹部
２２・・・メサ状の段差構造
２３・・・転写領域
３１、３１ａ、３１ｂ・・・転写パターン
３２・・・側壁エッチング部分
１０１・・・テンプレート基板
１０１Ａ、１０１Ｂ・・・光透過性基材
１０２・・・テンプレートブランク
１０３・・・ナノインプリント用テンプレート
１１４・・・ハードマスク層
１１４Ｐ・・・ハードマスクパターン
１１５Ｐ・・・樹脂パターン
１２１・・・凹部
１２２・・・メサ状の段差構造
１２３・・・転写領域
１３１・・・転写パターン
１５１・・・保護層
１５１Ｐ・・・保護パターン
１５２・・・レジスト層
１５２Ｐ・・・レジストパターン
DESCRIPTION OF
Claims (9)
テンプレート基板と、前記テンプレート基板の上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成された転写パターン形成層と、を有し、
前記テンプレート基板が、酸化シリコンを含む材料から構成されており、
前記中間層が、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成されており、
前記転写パターン形成層が、シリコンを含む材料から構成されていることを特徴とするテンプレート用積層基板。 A laminated substrate for a template used for a template for nanoimprinting,
A template substrate, an intermediate layer formed on the template substrate, and a transfer pattern forming layer formed on the intermediate layer,
The template substrate is made of a material containing silicon oxide;
The intermediate layer is made of a material containing any one of chromium, tantalum, aluminum, or ruthenium,
The laminated substrate for templates, wherein the transfer pattern forming layer is made of a material containing silicon.
前記メサ状の段差構造を有する面の上に前記中間層と、前記転写パターン形成層と、を有していることを特徴とする請求項１に記載のテンプレート用積層基板。 The template substrate has a mesa-shaped step structure on one surface, and overlaps the mesa-shaped step structure on the other surface in plan view, and has a larger area than the mesa-shaped step structure. Has a recess,
The laminated substrate for templates according to claim 1, wherein the intermediate layer and the transfer pattern forming layer are provided on a surface having the mesa-shaped step structure.
前記転写パターン形成層を除去する工程と前記中間層を除去する工程が、異なる条件のエッチング工程であり、
前記転写パターン形成層を除去する工程が、前記中間層を、前記テンプレート基板のエッチング保護層に用いたエッチング工程であることを特徴とするテンプレート基板の再生方法。 A template substrate; an intermediate layer formed on the template substrate; and a transfer pattern forming layer formed on the intermediate layer, wherein the template substrate is made of a material containing silicon oxide. The intermediate layer is made of a material containing any one of chromium, tantalum, aluminum, or ruthenium, and the transfer pattern forming layer is made of a material containing silicon. A method of regenerating the template substrate by removing a pattern forming layer and the intermediate layer,
The step of removing the transfer pattern forming layer and the step of removing the intermediate layer are etching steps under different conditions,
The method of regenerating a template substrate, wherein the step of removing the transfer pattern forming layer is an etching step using the intermediate layer as an etching protective layer of the template substrate.
前記テンプレート基板の上に、クロム、タンタル、アルミニウム、または、ルテニウムのいずれか一種を含む材料から構成される中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に、シリコンを含む材料から構成される転写パターン形成層を形成する工程と、
を備えることを特徴とするテンプレート用積層基板の製造方法。
Preparing a template substrate regenerated by the method for regenerating a template substrate according to claim 8;
Forming an intermediate layer made of a material containing any one of chromium, tantalum, aluminum, or ruthenium on the template substrate;
Forming a transfer pattern forming layer composed of a material containing silicon on the intermediate layer;
A method for producing a laminated substrate for a template, comprising:
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| JP6123304B2 (en) | 2017-05-10 |
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