JP2014157853A - Process of manufacturing pattern formation body and pattern formation body - Google Patents
Process of manufacturing pattern formation body and pattern formation body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014157853A JP2014157853A JP2013026556A JP2013026556A JP2014157853A JP 2014157853 A JP2014157853 A JP 2014157853A JP 2013026556 A JP2013026556 A JP 2013026556A JP 2013026556 A JP2013026556 A JP 2013026556A JP 2014157853 A JP2014157853 A JP 2014157853A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hard mask
- pattern
- etching
- mask layer
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、微細なパターンを形成するためのパターン形成体の製造方法、並びに該パターン形成体の製造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 pattern forming body manufacturing method for forming a fine pattern, and a pattern forming body manufactured using the pattern forming body manufacturing method.
基材に特定の微細な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。 Structures in which a specific fine pattern is formed on a substrate are widely used. Examples of the structure in which a fine pattern is formed include a semiconductor device, an optical element, a wiring circuit, a recording device, a medical test chip, a display panel, a micro flow path, and the like.
半導体デバイスの製造プロセス等における微細なパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法が用いられている。例えば、ガラス等の透明基板上にクロム等の不透明材料からなるパターンを形成したフォトマスクを作製し、このフォトマスクを、感光性樹脂を塗布した半導体基板上に直接的あるいは間接的に乗せ、フォトマスクの背面から光を照射して光の透過部分の樹脂を選択的に感光させることにより、フォトマスクのパターンを基板上に転写することが行われている。この技術を一般にフォトリソグラフィと呼んでいる。 A method of optically transferring a pattern is used to form a fine pattern in a semiconductor device manufacturing process or the like. For example, a photomask in which a pattern made of an opaque material such as chrome is formed on a transparent substrate such as glass is manufactured, and this photomask is placed directly or indirectly on a semiconductor substrate coated with a photosensitive resin, so that photo The pattern of the photomask is transferred onto the substrate by irradiating light from the back surface of the mask and selectively exposing the resin in the light transmitting portion. This technique is generally called photolithography.
しかしながら、このようなパターン形成方法では、形成するパターンのサイズや形状が露光する光の波長に大きく依存するため、特に微細なパターンの転写においては、半導体基板上にパターンを忠実に転写することが困難となっている。
また、光の回折現象による光コントラストの低下や、装置が複雑な機構を必要とするため高価であることも、問題となる。
However, in such a pattern formation method, since the size and shape of the pattern to be formed greatly depend on the wavelength of light to be exposed, the pattern can be faithfully transferred onto a semiconductor substrate, particularly in the transfer of a fine pattern. It has become difficult.
In addition, there is a problem that the optical contrast is reduced due to the diffraction phenomenon of light and the apparatus is expensive because it requires a complicated mechanism.
これらの問題は、半導体デバイスの製造のみならず、ディスプレイや記録メディア、バイオチップ、光デバイス等、フォトリソグラフィ法を用いる様々なパターン形成においても、同様に当てはまる。
微細なパターンの他の形成方法としては、電子線リソグラフィや集束イオンビームリソグラフィ等がある。
These problems apply not only to the manufacture of semiconductor devices, but also to various pattern formations using photolithography methods such as displays, recording media, biochips, and optical devices.
Other methods for forming fine patterns include electron beam lithography and focused ion beam lithography.
以下、基板に微細なパターンを形成する従来の典型的な方法の一例を図1を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すように、ハードマスク層12を備えた基板11上にレジストをコーティングしてレジスト膜13を形成する。
次に、図1(b)に示すように、レジスト膜13のパターニングを行ってレジストパターン14を形成する。
次に、図1(c)に示すように、レジストパターン14をエッチングマスクとしてハードマスク層12をエッチングし、ハードマスクパターン15を形成する。
次に、図1(d)に示すように、ハードマスクパターン15をエッチングマスクとして基板11をエッチングし、図1(e)に示すように、洗浄してハードマスクパターン15を剥離する。これにより、パターニングされた基板16が得られる。
Hereinafter, an example of a conventional typical method for forming a fine pattern on a substrate will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 1A, a
Next, as shown in FIG. 1B, the
Next, as shown in FIG. 1C, the
Next, as shown in FIG. 1 (d), the
レジスト膜13のパターニングの方法としては、例えば電子線リソグラフィを用いる。電子線リソグラフィは、電子線露光装置を用いてレジスト膜13に所望のパターンを描画した後、現像することによってレジストパターン14を形成する。
As a patterning method for the
このような電子線リソグラフィ法や、集束イオンビームリソグラフィ法によるパターン形成方法は、スループットの悪さや、装置が高価であることが問題である。
そこで、近年、インプリント法と呼ばれる、簡便でありながら従来の方法よりも微細なパターンを忠実に転写可能な技術が提案されている(非特許文献1)。
Such an electron beam lithography method and a pattern formation method using a focused ion beam lithography method have a problem of poor throughput and an expensive apparatus.
Therefore, in recent years, a technique called an imprint method has been proposed that can transfer a fine pattern more faithfully than the conventional method (Non-Patent Document 1).
以下、従来の典型的な光インプリント法を用いた基板パターニングの一例を、図2を参照して説明する。
まず、図2(a)に示すように、ハードマスク層22を備えた基板21上にUV硬化樹脂をコーティングして樹脂膜23を形成する。
次に、図2(b)に示すように、モールド20のパターンが形成された面を樹脂膜23に押し当て、モールド20の背面からUV光を照射して樹脂膜23を硬化させる。
次に、図2(c)に示すように、モールド20を剥離し、樹脂パターン24が形成される。
Hereinafter, an example of substrate patterning using a conventional typical optical imprint method will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 2A, a
Next, as shown in FIG. 2B, the surface on which the pattern of the
Next, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(d)に示すように、基板21上に残った樹脂の残膜27を除去する。
次に、図2(e)に示すように、樹脂パターン24をエッチングマスクとしてハードマスク層22をエッチングし、ハードマスクパターン25を形成する。
次に、図2(f)に示すように、ハードマスクパターン25をエッチングマスクとして基板21をエッチングし、図2(g)に示すように、洗浄してハードマスクパターン25を剥離する。これにより、パターニングされた基板26が得られる。
Next, as shown in FIG. 2D, the resin
Next, as shown in FIG. 2E, the
Next, as shown in FIG. 2F, the
この方法によれば、樹脂膜のパターニングにかかる時間と装置のコストを電子線リソグラフィ法と比べて大幅に削減することができる。しかし、この方法では、電子線リソグラフィ法では必要ない残膜除去という工程が必要になる。 According to this method, the time required for patterning the resin film and the cost of the apparatus can be greatly reduced as compared with the electron beam lithography method. However, this method requires a step of removing the residual film that is not necessary in the electron beam lithography method.
ここで、ハードマスク層22には、基板21をエッチングする際のエッチングマスクとして十分なエッチング耐性が要求される。
光学素子などの製造に用いる基板(例えばニオブ酸リチウム基板、サファイア基板など)には、一般的なエッチング条件においてエッチングレートが低いものが多く、エッチングレートが低い基板21はハードマスク層22とのエッチング選択比を高く設定することが困難である。このような基板21をエッチングして所望の深さのパターンを形成するためには、エッチング中にハードマスク層22の一部または全部が消失することを防ぐために、ハードマスク層22を厚くする方法がある。
Here, the
Many substrates used for manufacturing optical elements (eg, lithium niobate substrate, sapphire substrate) have a low etching rate under general etching conditions, and the
しかしながら、図3(a)に示すように、樹脂パターン24をエッチングマスクとして厚いハードマスク層221をエッチングする場合、図3(b)に示すようにエッチング中に樹脂パターン24の高さのみならず幅も減少し、図3(c)に示すようにハードマスク層22に形成されるハードマスクパターン223は、本来エッチングされるべきでない部分がエッチングされ、寸法が小さくなったり、矩形性が低下したりする。その結果、基板21を精度良くパターニングすることが困難になる。
However, when the thick
また、樹脂パターン24には、ハードマスク層22をエッチングする際のエッチングマスクとして十分なエッチング耐性が要求される。光学素子などの製造に用いる基板21をエッチングして所望の深さのパターンを形成するために、基板21上に形成するハードマスク層22を厚くすると、樹脂パターン24をエッチングマスクとして厚いハードマスク層221をエッチングしなければならない。このとき、ハードマスク層22をエッチングする条件に対して高い耐性を有する樹脂の種類は少なく、製品やプロセスに応じて自由に樹脂を選択することができない。
Further, the
エッチング耐性が低い樹脂からなる樹脂パターン24をエッチングマスクとして使用する手法には、基板21上にコーティングされる樹脂膜23を厚くし、この樹脂膜23にモールドで形成される樹脂パターン242の高さを、図4(a)に示すように高くする方法がある。樹脂パターン242の高さを高くすることによって、ハードマスク層22のエッチング中に樹脂パターン242の一部または全部が消失することを防ぐことができ、厚いハードマスク層221に所望の深さのパターンを形成することができる。
In order to use the
しかしながら、樹脂パターン242の高さを高くすると、樹脂パターン242のアスペクト比が高くなり、図4(b)に示すように、樹脂パターン242が倒壊しやすくなる。このことは、電子線リソグラフィにおいても同様に問題となる。
However, when the height of the
本発明は、上述したようなパターン形成方法の問題を解決するためになされたものであり、微細なパターンの形成に好適なパターン形成体の製造方法、並びに該パターン形成体の製造方法を用いて製造されるパターン形成体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the pattern forming method as described above, and uses a method for manufacturing a pattern forming body suitable for forming a fine pattern, and a method for manufacturing the pattern forming body. It aims at providing the pattern formation body manufactured.
本発明の請求項1に係る発明は、基板の表面に微細なパターンを形成してなるパターン形成体の製造方法であって、前記基板の表面に第1のハードマスク層を形成する工程と、前記第1のハードマスク層上に第2のハードマスク層を形成する工程と、前記第2のハードマスク層上に樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層にインプリント法によりパターニングを行って樹脂パターンを形成する工程と、前記樹脂パターンの形成時に生じた前記樹脂層の残膜を除去した後、前記樹脂パターンをエッチングマスクとして前記第2のハードマスク層をエッチングし第2のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第2のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記第1のハードマスク層をエッチングし第1のハードマスクパターンを形成する工程と、前記第2のハードマスクパターンを除去した後、前記第1のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングし、さらに前記基板のエッチング後に前記第1のハードマスクパターンを剥離してパターニングされた基板を得る工程とを備えることを特徴とする。
The invention according to
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1記載のパターン形成体の製造方法において、前記第2のハードマスク層は、前記樹脂層の残膜を除去する条件と同一の条件でエッチングされることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a pattern forming body according to the first aspect, the second hard mask layer is etched under the same conditions as those for removing the remaining film of the resin layer. It is characterized by that.
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1または2記載のパターン形成体の製造方法において、前記第2のハードマスク層は、該第2のハードマスク層からなる前記第2のハードマスクパターンを前記第1のハードマスク層のエッチングマスクとして前記第1のハードマスク層を前記基板の表面が露出するまでエッチングできるエッチング選択比を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a pattern forming body according to the first or second aspect, the second hard mask layer comprises the second hard mask layer. Using the pattern as an etching mask for the first hard mask layer, the first hard mask layer has an etching selection ratio capable of etching until the surface of the substrate is exposed.
本発明の請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れか1項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記第1のハードマスク層は、該第1のハードマスク層からなる前記第1のハードマスクパターンを前記基板のエッチングマスクとして前記基板を所定の深さまでエッチングできるエッチング選択比を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a pattern forming body according to any one of the first to third aspects, the first hard mask layer comprises the first hard mask layer. The etching selectivity is such that the substrate can be etched to a predetermined depth using the first hard mask pattern as an etching mask for the substrate.
本発明の請求項5に係る発明は、請求項1乃至4の何れか1項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記第2のハードマスク層は、前記基板をエッチングするエッチング条件において、エッチングされて消失することを特徴とする。
Invention of Claim 5 of this invention is the manufacturing method of the pattern formation body of any one of
本発明の請求項6に係る発明は、請求項1乃至5の何れか1項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記基板はニオブ酸リチウムからなり、前記第1のハードマスク層はクロムからなり、前記第2のハードマスク層はシリコンからなることを特徴とする。
The invention according to claim 6 of the present invention is the method of manufacturing a pattern forming body according to any one of
本発明の請求項7に係る発明は、請求項1乃至6の何れか1項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記樹脂層のパターニングには、光インプリント法を用いることを特徴とする。
The invention according to claim 7 of the present invention is characterized in that, in the pattern forming body manufacturing method according to any one of
本発明の請求項8に係る発明は、請求項1乃至6の何れか1項に記載のパターン形成体の製造方法において、前記樹脂層のパターニングには、熱インプリント法を用いることを特徴とする。
The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that, in the pattern forming body manufacturing method according to any one of
本発明の請求項9に係る発明は、パターン形成体であって、請求項1乃至8に記載のパターン形成体の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
The invention according to claim 9 of the present invention is a pattern forming body, which is manufactured using the pattern forming body manufacturing method according to any one of
本発明によれば、微細なパターンの形成に好適なパターン形成方法、並びに、該パターン形成方法を用いて製造される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 suitable for formation of a fine pattern and the pattern formation body manufactured using this pattern formation method can be provided.
以下、本発明の実施の形態におけるパターン形成体の製造方法およびパターン形成体について図5を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method and pattern formation body of the pattern formation body in embodiment of this invention are demonstrated in detail with reference to FIG.
まず、図5(a)に示す基材31を用意し、この基材31の表面上に第1のハードマスク層321を形成する。
第1のハードマスク層321の形成方法としては、第1のハードマスク層321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。
また、基板31は、用途に応じて適宜選択して良い。基板31としては、例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、ニオブ酸リチウム基板、SOI基板などを好適に用いて良い。第1のハードマスク層321は、基板31とのエッチング選択比が高い材料であれば良い。
First, a
As a method for forming the first
Further, the
なお、第1のハードマスク層の厚さは、50nm以上100nm以下であることが望ましい。
ただし、第1のハードマスク層の厚さが50nm未満の場合は、後述する基板に異方性エッチングを行う工程において、基板のエッチング中に第1のハードマスク層の一部または全部が消失して、基板に精度よくパターンを形成できなくなる不具合がある。また、100nmを上回る場合は、後述する第1のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第1のハードマスク層に形成されるパターンの矩形性が低下して寸法精度が劣化したり、第1のハードマスク層が、基板表面が露出するまでエッチングされる前に第2のハードマスク層の一部または全部が消失して、第1のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる不具合がある。
Note that the thickness of the first hard mask layer is desirably 50 nm or more and 100 nm or less.
However, when the thickness of the first hard mask layer is less than 50 nm, part or all of the first hard mask layer disappears during the etching of the substrate in the step of performing anisotropic etching on the substrate described later. Thus, there is a problem that the pattern cannot be formed on the substrate with high accuracy. On the other hand, when the thickness exceeds 100 nm, the rectangularity of the pattern formed on the first hard mask layer is lowered and the dimensional accuracy is deteriorated in the step of performing anisotropic etching on the first hard mask layer described later. Before the first hard mask layer is etched until the substrate surface is exposed, a part or all of the second hard mask layer disappears, and a pattern cannot be accurately formed on the first hard mask layer. There is a bug.
次に、図5(b)に示すように、基板31の表面と反対側の面である第1のハードマスク層321の表面に、第2のハードマスク層322を形成する。
第2のハードマスク層322の形成方法としては、第2のハードマスク層322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。
また、第2のハードマスク層322は、第1のハードマスク層321とのエッチング選択比が高い材料であれば良い。
Next, as shown in FIG. 5B, a second
As a method for forming the second
The second
ここで、例えば、基板31としてニオブ酸リチウム基板を用いた場合、第1のハードマスク層321にはCr(クロム)からなる層、第2のハードマスク層322にはSi(シリコン)からなる層を用いることが望ましい。
ニオブ酸リチウムは非線形光学効果、圧電性、焦電性を持ち、レーザー素子、圧電素子、表面弾性波素子、電気工学素子などの製造工程に、本発明のパターン形成方法を用いる場合に好適である。
第1のハードマスク層321にクロムからなる層を用いることで、後述する基板31をエッチングする工程において、一般的なエッチング条件において、エッチング選択比を高く設定することができる。
第2のハードマスク層322にシリコンからなる層を用いることで、後述する第1のハードマスク層321をエッチングする工程において、一般的なエッチング条件において、エッチング選択比を高く設定することができ、第2のハードマスク層322の厚さを非常に薄く(10nm程度)することができる。
Here, for example, when a lithium niobate substrate is used as the
Lithium niobate has a nonlinear optical effect, piezoelectricity and pyroelectricity, and is suitable when the pattern forming method of the present invention is used in the manufacturing process of laser elements, piezoelectric elements, surface acoustic wave elements, electrical engineering elements, etc. .
By using a layer made of chromium for the first
By using a layer made of silicon for the second
なお、第2のハードマスク層322の厚さは、3nm以上15nm以下の範囲であることが望ましい。
ただし、第2のハードマスク層の厚さが3nm未満の場合は、後述する第1のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第1のハードマスク層が、基板表面が露出するまでエッチングされる前に第2のハードマスク層の一部または全部が消失して、第1のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる問題がある。また、第2のハードマスク層の厚さが15nmを上回る場合は、後述する第2のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第2のハードマスク層が、第1のハードマスク層の表面が露出するまでエッチングされる前に樹脂層の一部または全部が消失して、第2のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる問題がある。
Note that the thickness of the second
However, when the thickness of the second hard mask layer is less than 3 nm, the first hard mask layer is exposed until the substrate surface is exposed in the step of performing anisotropic etching on the first hard mask layer described later. There is a problem in that a part or all of the second hard mask layer disappears before being etched, and a pattern cannot be accurately formed on the first hard mask layer. When the thickness of the second hard mask layer exceeds 15 nm, the second hard mask layer is the first hard mask layer in the step of performing anisotropic etching on the second hard mask layer described later. There is a problem that a part or all of the resin layer disappears before being etched until the surface of the metal layer is exposed, and a pattern cannot be accurately formed on the second hard mask layer.
次に、図5(c)に示すように、第1のハードマスク層321と反対の面である第2のハードマスク層322の表面にUV硬化樹脂をコーティングして樹脂膜33(樹脂層)を形成する。
なお、樹脂膜33の厚さは、50〜150nmの範囲であることが望ましい。ただし、樹脂膜の厚さが50nmを下回る場合は、後述する第2のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第2のハードマスク層が、第1のハードマスク層の表面が露出するまでエッチングされる前に樹脂層の一部または全部が消失して、第2のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる問題がある。また、樹脂膜の厚さが150nmを上回る場合は、樹脂膜に形成される樹脂パターンのアスペクト比が高くなり、樹脂パターンが倒壊し易くなる問題がある。
Next, as shown in FIG. 5C, the surface of the second
The thickness of the
次に、図5(d)に示すように、モールド30のパターンが形成された面を樹脂膜33に押し当てて、モールド30のパターン形状を写し込んだ後、モールド30の背面側(パターンが形成された面と反対の面)からUV光を照射して樹脂膜33を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 5 (d), the surface on which the pattern of the
次に、図5(e)に示すように、モールド30を剥離する。これにより、第2のハードマスク層322上に樹脂パターン34が得られる。
Next, as shown in FIG. 5E, the
ここで、第2のハードマスク層322の厚さを非常に薄くすると、後述する第2のハードマスク層322に異方性エッチングを行う工程において、エッチングマスクとなる樹脂パターン34の高さを低く(例えば、100nm以下)することができ、樹脂パターン34のアスペクト比を低く設定することができる。このため、パターンが倒壊することなく、精度良く樹脂パターン34を形成することができる。
なお、樹脂膜33に形成される樹脂パターン34のアスペクト比は、2以下であることが望ましい。ただし、アスペクト比が2を上回る場合は、樹脂パターンが倒壊し易くなる不具合が生じる。
Here, if the thickness of the second
The aspect ratio of the
次に、図5(f)に示すように、第2のハードマスク層322上に残った樹脂膜33の残膜37を除去する。
残膜37の除去としては、適宜公知の方法を用いてよく、例えばO2プラズマエッチング法などを用いて行っても良い。また、残膜除去の条件は、用いた樹脂に応じて、適宜調節して良い。
Next, as shown in FIG. 5F, the remaining
For removing the remaining
次に、図5(g)に示すように、樹脂パターン34をエッチングマスクとして、第2のハードマスク層322に異方性エッチングを行って第2のハードマスクパターン352を形成する。
第2のハードマスク層322のエッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた樹脂及び第2のハードマスク層322に応じて、適宜調節して良い。
Next, as shown in FIG. 5G, anisotropic etching is performed on the second
As the etching of the second
ここで、残膜37を除去する条件と、第2のハードマスク層322をエッチングする条件を同一に設定すると、残膜37の除去と第2のハードマスク層322のエッチングの両方を1つの工程で行うことができる。
Here, if the conditions for removing the
次に、図5(h)に示すように、第2のハードマスクパターン352をエッチングマスクとして、第1のハードマスク層321に異方性エッチングを行って第1のハードマスクパターン351を形成する。
第1のハードマスク層321のエッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた第1のハードマスク層321及び第2のハードマスク層322に応じて、適宜調節して良い。
Next, as shown in FIG. 5H, anisotropic etching is performed on the first
As the etching of the first
ここで、第2のハードマスク層322に対する第1のハードマスク層321のエッチング選択比を十分に高く設定することで、第2のハードマスクパターン352の厚さが10nm程度というように非常に薄くても、途中で第2のハードマスクパターン352が消失することなく第1のハードマスク層321を精度良くエッチングすることができる。
なお、第2のハードマスク層322に対する第1のハードマスク層321のエッチング選択比が5以上であることが望ましい。ただし、エッチング選択比が5を下回る場合は、第1のハードマスク層に異方性エッチングを行う工程において、第1のハードマスク層が、基板の表面が露出するまでエッチングされる前に第2のハードマスク層の一部または全部が消失して、第1のハードマスク層にパターンを精度よく形成できなくなる不具合が生じる。したがって、第2のハードマスク層は、第2のハードマスク層からなる第2のハードマスクパターンを第1のハードマスク層のエッチングマスクとして第1のハードマスク層を基板の表面が露出するまでエッチングできるエッチング選択比を有するものであればよい。
Here, by setting the etching selectivity of the first
Note that the etching selectivity of the first
次に、第1のハードマスクパターン351上に残った第2のハードマスクパターン352を除去する。第2のハードマスクパターン352の除去方法としては、適宜公知の方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングやウェットエッチングなどを用いて行っても良い。
Next, the second
次に、図5(i)に示すように、第1のハードマスクパターン351をエッチングマスクとして、基板31に異方性エッチングを行う。
基板31のエッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いて良く、例えば、ドライエッチングなどを用いて行っても良い。また、エッチングの条件は、用いた基板31及び第1のハードマスク層351に応じて、適宜調節して良い。
ここで、第1のハードマスク層は、第1のハードマスク層に対する基板のエッチング選択比が2以上であることが望ましい。ただし、エッチング選択比が2を下回る場合は、基板に異方性エッチングを行う工程において、基板が、所定の深さにエッチングされる前に第1のハードマスク層の一部または全部が消失して、基板にパターンを精度よく形成できなくなる不具合が生じる。したがって、第1のハードマスク層は、該第1のハードマスク層からなる第1のハードマスクパターンを基板のエッチングマスクとして基板を所定の深さまでエッチングできるエッチング選択比を有するものであればよい。
Next, as shown in FIG. 5I, anisotropic etching is performed on the
As the etching of the
Here, the first hard mask layer preferably has an etching selectivity of the substrate of 2 or more with respect to the first hard mask layer. However, when the etching selectivity is less than 2, in the step of performing anisotropic etching on the substrate, part or all of the first hard mask layer disappears before the substrate is etched to a predetermined depth. As a result, there is a problem that the pattern cannot be accurately formed on the substrate. Therefore, the first hard mask layer only needs to have an etching selectivity that allows the substrate to be etched to a predetermined depth using the first hard mask pattern made of the first hard mask layer as an etching mask for the substrate.
ここで、第2のハードマスクパターン352を除去する条件と、基板31をエッチングする条件を同一にすると、第2のハードマスクパターン352の除去と基板31のエッチングの両方を1つの工程で行うことができる。
基板31に異方性エッチングを行った後は、図5(j)に示すように、洗浄して第1のハードマスクパターン351を剥離する。これにより、パターニングされた基板36を得る。
Here, if the conditions for removing the second
After anisotropic etching is performed on the
以下、本発明のパターン形成体の製造方法について、図6及び図7を参照して光インプリント用モールドを作製してパターン形成体を製造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体の製造方法は、下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the method for producing a pattern-formed body of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 with reference to FIGS. 6 and 7 and an example of producing a pattern-formed body by producing a mold for optical imprint. The manufacturing method of the pattern formation body of the Example of this invention is not limited to the following Example.
まず、モールド用基板には石英基板を用いた。
図6(a)に示すように、石英基板41上にハードマスク層としてクロム膜30nmを製膜したクロム層42を形成し、クロム層42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)を200nmの厚さにコーティングしてレジスト膜43とした。
First, a quartz substrate was used as the mold substrate.
As shown in FIG. 6A, a
次に、図6(b)に示すように、電子線描画装置にて、レジスト膜43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、リンス処理、及びリンス液の乾燥を行い、レジストパターン44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。
Next, as shown in FIG. 6B, after the electron beam is irradiated to the resist
次に、図6(c)に示すように、レジストパターン44をエッチングマスクとして、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クロム層42のエッチングを行い、クロムパターン45を得た。このとき、クロム層42のエッチング条件は、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. 6C, the
次に、図6(d)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44を剥離した。
Next, as shown in FIG. 6D, the resist
次に、図6(e)に示すように、クロムパターン45をエッチングマスクとして、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41のエッチングを行った。このとき、石英基板のエッチングの条件は、C4F8流量10sccm、O2流量10〜55sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー20W、RIEパワー550Wとした。
Next, as shown in FIG. 6E, the
次に、図6(f)に示すように、残存したクロムパターンのウェット洗浄を行った後、フッ素系離型剤を用いて離型処理を行った。
以上より、石英モールド20を得ることができた。
Next, as shown in FIG. 6F, after the remaining chromium pattern was wet cleaned, a mold release treatment was performed using a fluorine-based mold release agent.
From the above, the
次に、石英モールド20を用いて、ニオブ酸リチウム基板に微細パターンを形成した。
まず、図7(a)に示すように、ニオブ酸リチウム基板51上に第1のハードマスク層としてクロムを200nmの厚さに製膜してクロム層521を形成し、このクロム層521上に第2のハードマスクとしてシリコンを10nmの厚さに製膜してシリコン層522を形成した。
Next, a fine pattern was formed on the lithium niobate substrate using the
First, as shown in FIG. 7A, a
次に、図7(b)に示すように、シリコン層522上にUV硬化樹脂PAK−01(東洋合成工業社製)を100nmの厚さにコーティングして、樹脂層53とした。
Next, as shown in FIG. 7B, a UV curable resin PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was coated on the
次に、図7(c)に示すように、ニオブ酸リチウム基板51上の樹脂層53に、モールド20のパターンが形成された面が対向するようにモールド20を押し当て、モールド20の裏側から、高圧水銀灯を光源として20mJ/cm2の露光を行って樹脂層53を硬化させた。
Next, as shown in FIG. 7 (c), the
次に、図7(d)に示すように、モールド29を剥離し、ニオブ酸リチウム基板51上に樹脂パターン54を得た。
Next, as shown in FIG. 7D, the mold 29 was peeled off to obtain a
次に、図7(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残膜57の除去と、樹脂パターン54をエッチングマスクとしたシリコン層522のエッチングを行った。このとき、残膜57の除去及びシリコン層522のエッチングの条件は、CF4流量30sccm、C4F8流量20sccm、圧力5Pa、ICPパワー500W、RIEパワー50Wであった。
この工程で、残膜57が確実に除去され、露出したシリコン層522をエッチングすることができた。また、このとき、シリコン層の厚さは10nmと非常に薄いため、エッチング中に樹脂パターンの高さが減少しても、シリコン層のエッチングされるべきでない箇所が露出することなく、シリコンパターン552を形成することができた。
Next, as shown in FIG. 7E, the remaining
In this step, the remaining
次に、図7(f)に示すように、シリコンパターン552をエッチングマスクとして、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クロム層521のエッチングを行って、クロムパターン551を形成した。このとき、クロム層521のエッチングの条件は、Cl2流量40sccm、O2流量10sccm、He流量80sccm、圧力10Pa、ICPパワー120W、RIEパワー50Wとした。
Next, as shown in FIG. 7F, the
次に、図7(g)に示すように、クロムパターン551をエッチングマスクとして、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ニオブ酸リチウム基板51のエッチングを行った。このとき、ニオブ酸リチウム基板51のエッチングの条件は、C4F8流量50sccm、Ar流量50sccm、圧力5Pa、ICPパワー1000W、RIEパワー200Wであった。また、残存したシリコンパターン552は、ニオブ酸リチウム基板51のエッチング中に、エッチングされて除去された。
Next, as shown in FIG. 7G, the
次に、図7(h)に示すように、エッチング後のニオブ酸リチウム基板51を洗浄し残存したクロムパターン551を除去することで、パターニングされた基板56を得ることができた。
Next, as shown in FIG. 7 (h), the patterned
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、光学素子、インプリント用モールド、フォトマスク、半導体デバイス、配線回路(デュアルダマシン構造の配線回路など)、記録デバイス(ハードディスクやDVDなど)、医療検査用チップ(DNA分析用途など)、ディスプレイ(拡散板、導光板など)、マイクロ流路など、に利用することが期待される。 The pattern forming method of the present invention is expected to be used in a wide range of fields where a fine pattern is required. For example, an optical element, an imprint mold, a photomask, a semiconductor device, a wiring circuit (such as a dual damascene wiring circuit), a recording device (such as a hard disk or a DVD), a medical test chip (for DNA analysis) Etc.), displays (diffusion plates, light guide plates, etc.), microchannels, etc. are expected.
11…基板
12…ハードマスク層
13…レジスト膜
14…レジストパターン
15…ハードマスクパターン
16…パターニングされた基板
20…モールド
21…基板
22…ハードマスク層
221…厚いハードマスク層
222…エッチングされた厚いハードマスク層
223…寸法精度と矩形性が悪いハードマスクパターン
23…樹脂膜
24…樹脂パターン
241…変形した樹脂パターン
242…倒壊した樹脂パターン
25…ハードマスクパターン
26…パターニングされた基板
27…残膜
30…モールド
31…基板
321…第1のハードマスク層
322…第2のハードマスク層
33…樹脂膜
34…樹脂パターン
351…第1のハードマスクパターン
352…第2のハードマスクパターン
36…パターニングされた基板
37…残膜
41…石英基板
42…クロム層
43…レジスト膜
44…レジストパターン
45…クロムパターン
51…ニオブ酸リチウム基板
521…クロム層
522…シリコン層
53…樹脂層
54…樹脂パターン
551…クロムパターン
552…シリコンパターン
56…パターニングされたニオブ酸リチウム基板
57…残膜
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記基板の表面に第1のハードマスク層を形成する工程と、
前記第1のハードマスク層上に第2のハードマスク層を形成する工程と、
前記第2のハードマスク層上に樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層にインプリント法によりパターニングを行って樹脂パターンを形成する工程と、
前記樹脂パターンの形成時に生じた前記樹脂層の残膜を除去した後、前記樹脂パターンをエッチングマスクとして前記第2のハードマスク層をエッチングし第2のハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第2のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記第1のハードマスク層をエッチングし第1のハードマスクパターンを形成する工程と、
前記第2のハードマスクパターンを除去した後、前記第1のハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記基板をエッチングし、さらに前記基板のエッチング後に前記第1のハードマスクパターンを剥離して、パターニングされた基板を得る工程と、
を備えることを特徴とするパターン形成体の製造方法。 A method of manufacturing a pattern forming body formed by forming a fine pattern on the surface of a substrate,
Forming a first hard mask layer on the surface of the substrate;
Forming a second hard mask layer on the first hard mask layer;
Forming a resin layer on the second hard mask layer;
Forming a resin pattern by patterning the resin layer by an imprint method;
Removing the residual film of the resin layer generated during the formation of the resin pattern, and then etching the second hard mask layer using the resin pattern as an etching mask to form a second hard mask pattern;
Etching the first hard mask layer using the second hard mask pattern as an etching mask to form a first hard mask pattern;
After removing the second hard mask pattern, the substrate was etched using the first hard mask pattern as an etching mask, and after the substrate was etched, the first hard mask pattern was peeled off and patterned. Obtaining a substrate;
A method for producing a pattern forming body, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013026556A JP6264727B2 (en) | 2013-02-14 | 2013-02-14 | Method for producing pattern forming body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013026556A JP6264727B2 (en) | 2013-02-14 | 2013-02-14 | Method for producing pattern forming body |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014157853A true JP2014157853A (en) | 2014-08-28 |
JP6264727B2 JP6264727B2 (en) | 2018-01-24 |
Family
ID=51578571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013026556A Expired - Fee Related JP6264727B2 (en) | 2013-02-14 | 2013-02-14 | Method for producing pattern forming body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6264727B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS546570A (en) * | 1977-06-16 | 1979-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Production of optical guides |
JPS54158870A (en) * | 1978-06-06 | 1979-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching method |
US20030013023A1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-01-16 | Chan David Y. | Disposable hard mask for photomask plasma etching |
JP2011211083A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Hoya Corp | Mask blanks, pattern forming method, and manufacturing method of mold |
-
2013
- 2013-02-14 JP JP2013026556A patent/JP6264727B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS546570A (en) * | 1977-06-16 | 1979-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Production of optical guides |
JPS54158870A (en) * | 1978-06-06 | 1979-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching method |
US20030013023A1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-01-16 | Chan David Y. | Disposable hard mask for photomask plasma etching |
JP2011211083A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Hoya Corp | Mask blanks, pattern forming method, and manufacturing method of mold |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6264727B2 (en) | 2018-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5359430B2 (en) | Pattern forming method, imprint mold and photomask | |
US7922960B2 (en) | Fine resist pattern forming method and nanoimprint mold structure | |
JP2011066238A (en) | Method of preparing pattern-forming template | |
JP2008078550A (en) | Imprint mold, its manufacturing method, and pattern formation method | |
JP5703896B2 (en) | Pattern forming method and pattern forming body | |
JP2009226762A (en) | Imprint mold, imprint mold manufacturing method and fine structural body | |
JP2007253577A (en) | Mold member for imprint, manufacturing method therefor, and imprint method | |
JP2008198746A (en) | Imprint mold, imprint evaluating device employing the same, forming method of resist pattern and manufacturing method of imprint mold | |
KR20130043706A (en) | Method of forming fine pattern mask and method of forming fine pattenr using the same | |
JP6115300B2 (en) | Imprint mold, imprint method, pattern forming body | |
JP2008119870A (en) | Imprinting mold | |
KR20150100610A (en) | Method for producing nanoimprint mold | |
JP2012023242A (en) | Pattern manufacturing method and pattern formed body formed thereby | |
JP5866934B2 (en) | Pattern forming method and imprint method | |
KR20080025818A (en) | Method of forming a hard mask | |
TWI471925B (en) | Method of forming an etch mask | |
JP2010014857A (en) | Method for manufacturing microlens mold, microlens mold, and microlens | |
JP2011167780A (en) | Pattern forming method and pattern formation object | |
JP6264727B2 (en) | Method for producing pattern forming body | |
JP5682202B2 (en) | Pattern forming method, pattern forming body | |
JP2011199136A (en) | Mold for imprint, method of fabricating the same, and pattern transferred body | |
JP2012190827A (en) | Imprint mold, production method therefor, and patterned body | |
JP2010120283A (en) | Microlens mold manufacturing method, and microlens mold original plate | |
JP5440071B2 (en) | Pattern forming method, pattern forming body | |
JP2008286828A (en) | Pattern forming method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170502 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170628 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6264727 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |