JP2014194967A - Template for nano imprint and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な凹凸形状の転写パターンを、被転写基板上に形成された樹脂に転写するナノインプリントリソグラフィに用いられるテンプレート、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a template used in nanoimprint lithography for transferring a fine concavo-convex transfer pattern onto a resin formed on a transfer substrate, and a method for manufacturing the same.
半導体デバイス製造においては、従来から、フォトマスクを使って縮小(例えば1/4縮小)露光するフォトリソグラフィの技術が用いられており、近年では、より解像度を向上させる技術として、位相シフトマスクを用いたフォトリソグラフィによって、超LSI等の微細なパターンを製造している。
しかしながら、さらなる微細化に対応するためには、露光波長の問題や製造コストの問題などから上記のフォトリソグラフィによる方式の限界が指摘されており、次世代のリソグラフィ技術として、テンプレート(モールド、スタンパ、金型とも呼ばれる)を用いるナノインプリントリソグラフィ(NIL:Nanoimprint Lithography)が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, a photolithographic technique that uses a photomask to perform reduction (for example, 1/4 reduction) exposure has been used. In recent years, a phase shift mask has been used as a technique for further improving the resolution. A fine pattern such as a VLSI is manufactured by photolithography.
However, in order to cope with further miniaturization, the limitations of the above-described photolithography method have been pointed out due to the problem of the exposure wavelength and the problem of manufacturing cost. As a next generation lithography technique, a template (mold, stamper, Nanoimprint lithography (NIL) using a mold (also called a mold) has been proposed.
この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ナノインプリント用テンプレート(適宜、テンプレートと呼ぶ)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)を転写する技術である(例えば、特許文献1、2)。
In this nanoimprint lithography, a nanoimprint template (referred to as a template as appropriate) in which a fine uneven transfer pattern is formed on a surface 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 template on the resin on the substrate to be transferred This is a technique for transferring the concavo-convex shape of the transfer pattern (more specifically, the concavo-convex inverted shape) (for example,
上記のようなテンプレートの製造方法としては、例えば、合成石英ガラス基板等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、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用いられている。 As a template manufacturing method as described above, for example, a hard mask layer such as chromium (Cr) is formed on a template substrate such as a synthetic quartz glass substrate, and the resist pattern formed thereon is used as an etching mask. A method is used in which the hard mask layer is etched, and then the template substrate is etched using the processed hard mask layer (hard mask pattern) as an etching mask to form the transfer pattern.
近年では、さらなる微細化の要求に応じるために、上記のハードマスク層の加工方法として、まずハードマスク層の上に芯材となるパターンを形成し、この芯材パターンを覆うように被覆膜を形成した後にエッチバックして、芯材パターンの側面に前記被覆膜の材料から構成される側壁パターンを形成し、この側壁パターンを用いてハードマスク層をエッチング加工する方法(側壁プロセスと呼ぶ)を用いることが提案されている(例えば、特許文献3)。 In recent years, in order to meet the demand for further miniaturization, as a processing method of the hard mask layer, first, a pattern serving as a core material is formed on the hard mask layer, and a coating film is formed so as to cover the core material pattern. Is etched back to form a sidewall pattern made of the coating film material on the side surface of the core material pattern, and the hard mask layer is etched using this sidewall pattern (referred to as a sidewall process). ) Is proposed (for example, Patent Document 3).
ここで、形成した転写パターンの寸法や欠陥を、SEM(走査型電子線顕微鏡)等を用いて検査する場合、まず、テンプレートに形成したアライメントマークを見つけ出し、得られたアライメントマークの座標から目的とする転写パターンの位置情報を取得するという方法が、一般に用いられている。
そして、このようなアライメントマークは、転写パターンとの相対位置精度が求められることから、通常、転写パターンと同じ工程で形成される。例えば、転写パターンとなるレジストパターンが電子線描画により形成される場合には、アライメントマークとなるレジストパターンの電子線描画も、転写パターンの電子線描画と連続する一の工程で処理される。
Here, when inspecting the dimensions and defects of the formed transfer pattern using an SEM (scanning electron beam microscope) or the like, first, the alignment mark formed on the template is found, and the target alignment is obtained from the coordinates of the obtained alignment mark. A method of acquiring position information of a transfer pattern to be used is generally used.
Such an alignment mark is usually formed in the same process as the transfer pattern because the relative position accuracy with the transfer pattern is required. For example, when the resist pattern to be the transfer pattern is formed by electron beam drawing, the electron beam drawing of the resist pattern to be the alignment mark is also processed in one process that is continuous with the electron beam drawing of the transfer pattern.
しかしながら、上記のような側壁プロセスにおいては、通常、形成される側壁パターンの幅は全て同じ大きさになり、その大きさは転写パターンに求められるような微細なサイズ(例えば20nm程度)であることから、この側壁プロセスを用いてテンプレートの転写パターンとアライメントマークを形成すると、アライメントマークを見つけることが困難になってしまうという問題があった。 However, in the side wall process as described above, the width of the formed side wall pattern is usually the same, and the size is a fine size (for example, about 20 nm) required for the transfer pattern. Therefore, when the template transfer pattern and the alignment mark are formed by using this side wall process, there is a problem that it becomes difficult to find the alignment mark.
上記について、図7および図8を用いて、より具体的に説明する。ここで、図7は、従来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。また、図8は、従来のナノインプリント用テンプレートのアライメントマーク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。 The above will be described more specifically with reference to FIGS. 7 and 8. Here, FIG. 7 is a schematic process diagram showing an example of a conventional method for producing a template for nanoimprint. FIG. 8 is an explanatory view showing an example of an alignment mark of a conventional nanoimprint template, in which (a) is a schematic plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a).
上記のような側壁プロセスを用いて転写パターンとアライメントマークを形成する場合には、例えば、図7(a)に示すように、基板110の上にハードマスク層120を形成し、その上に、従前公知の方法を用いて、転写パターン形成用の芯材パターン131と、アライメントマーク形成用の芯材パターン132を形成する。
When the transfer pattern and the alignment mark are formed using the sidewall process as described above, for example, a
次に、芯材パターン131、132を覆うように被覆膜140を形成し(図7(b))、次いで、RIE(Reactive Ion Etching)等の異方性エッチングによりエッチバックして、被覆膜140の不要な部分を除去することにより、芯材パターン131の側面に側壁パターン141を、芯材パターン132の側面に側壁パターン142を、それぞれ形成し(図7(c))、その後、芯材パターン131、132を除去する(図7(d))。
Next, a
その後は、側壁パターン141、142をエッチングマスクに用いてハードマスク層120、および、基板110を加工して、基板110の表面に転写パターン151とアライメントマーク161の外縁を構成するラインパターン152を有するテンプレートを得る(図7(e))。
Thereafter, the
上記のようにして形成されたアライメントマーク161は、例えば、図8(a)に示すように、平面視において所定の幅(MW)を有する十字型マークに設計されていても、側壁プロセスを経た後には、図8(b)に示すように、その外縁に沿ったラインパターン152が残るだけの形態になる。
Even if the
ここで、上記の幅(MW)の大きさは、例えば、50μmである。一方、このラインパターン152の幅(MEW)は、転写パターンのライン幅と同じ大きさになり、例えば、幅(MEW)は20nm程度であって、この大きさはアライメントマーク幅(MW)の1/1000以下になる。また、ラインパターン152の高さ(H)は、転写パターンの高さと同じになり、例えば、高さ(H)は20nm程度である。
Here, the size of the width (MW) is, for example, 50 μm. On the other hand, the width (MEW) of the
このような微細な孤立ラインパターンが、例えば互いに50μm隔てて形成されているような場合、SEM等における検査において、作業者がその存在を見つけ出すことは困難である。
それゆえ、このようなアライメントマークを見つけ出すこと、すなわち、アライメントマークとして識別することは困難であった。
When such fine isolated line patterns are formed, for example, 50 μm apart from each other, it is difficult for the operator to find out the presence in the inspection by SEM or the like.
Therefore, it has been difficult to find such an alignment mark, that is, to identify it as an alignment mark.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、側壁プロセスを用いつつも、アライメントマークを識別容易とすることが可能なナノインプリント用テンプレートおよびそ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 an object thereof is to provide a nanoimprint template capable of easily identifying an alignment mark while using a sidewall process, and a manufacturing method thereof.
本発明者は、種々研究した結果、凸型の構造体を複数配列した構成の識別パターンを、側壁プロセスを用いて、アライメントマークに付随して形成することにより、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 present inventor has found that the above problem can be solved by forming an identification pattern having a configuration in which a plurality of convex structures are arranged in association with an alignment mark using a sidewall process. The present invention has been completed.
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、転写パターン、アライメントマーク、および、前記アライメントマークに付随し、凸型の構造体を複数配列した構成の識別パターン、を有するナノインプリント用テンプレートの製造方法であって、前記転写パターン形成用の第1の芯材パターンと、前記アライメントマーク形成用の第2の芯材パターンと、前記識別パターン形成用の第3の芯材パターンと、を形成する工程と、前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンのそれぞれの上面および側面に被覆膜を形成する工程と、前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンのそれぞれの側面に形成された前記被覆膜を残すようにして他の前記被覆膜を除去する工程と、前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンを除去して、前記被覆膜から構成される側壁パターンを形成する工程と、前記側壁パターンをエッチングマスクに用いた加工により、前記転写パターン、前記アライメントマーク、および、前記識別パターンを形成する工程と、を備えることを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法である。
That is, the invention according to
また、本発明の請求項2に係る発明は、前記第3の芯材パターンが、ラインパターンが複数配列したラインアンドスペースパターンを含み、前記ラインアンドスペースパターンのスペース幅が前記被覆膜の膜厚の1倍以上であって2倍以下の大きさであることを特徴とする請求項1に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法である。
In the invention according to claim 2 of the present invention, the third core material pattern includes a line and space pattern in which a plurality of line patterns are arranged, and a space width of the line and space pattern is a film of the coating film. 2. The method for producing a template for nanoimprint according to
また、本発明の請求項3に係る発明は、前記アライメントマークの外縁を1以上のラインパターンで形成し、前記ラインパターンで囲まれる領域に、前記識別パターンを配設することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法である。
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that an outer edge of the alignment mark is formed by one or more line patterns, and the identification pattern is arranged in a region surrounded by the line patterns. A method for producing a template for nanoimprinting according to
また、本発明の請求項4に係る発明は、前記アライメントマークの外縁の一部を、前記識別パターンで構成す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ナノインプリント用テンプレートの製造方法である。
Further, in the invention according to claim 4 of the present invention, a part of the outer edge of the alignment mark is constituted by the identification pattern, and the nanoimprint according to any one of
また、本発明の請求項5に係る発明は、前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンを樹脂パターンで形成し、前記樹脂パターンを構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で、原子層堆積法により前記被覆膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法である。
In the invention according to claim 5 of the present invention, the first core material pattern, the second core material pattern, and the third core material pattern are formed of a resin pattern to constitute the resin pattern. The method for producing a nanoimprint template according to any one of
また、本発明の請求項6に係る発明は、転写パターン、アライメントマーク、および、前記アライメントマークに付随し、凸型の構造体を複数配列した構成の識別パターン、を有するナノインプリント用テンプレートであって、前記識別パターンが、ラインパターンが複数配列したラインアンドスペースパターンを含み、前記ラインアンドスペースパターンのライン幅の大きさがスペース幅の大きさの1倍以上であって2倍以下であ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。 Further, the invention according to claim 6 of the present invention is a nanoimprint template having a transfer pattern, an alignment mark, and an identification pattern having a configuration in which a plurality of convex structures are arranged accompanying the alignment mark. The identification pattern includes a line and space pattern in which a plurality of line patterns are arranged, and the line width of the line and space pattern is not less than 1 and not more than twice the size of the space width. This is a featured template for nanoimprint.
また、本発明の請求項7に係る発明は、前記アライメントマークの外縁が1以上のラインパターンで構成されており、前記ラインパターンで囲まれる領域に、前記識別パターンが配設されている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。 In the invention according to claim 7 of the present invention, an outer edge of the alignment mark is configured by one or more line patterns, and the identification pattern is disposed in a region surrounded by the line patterns. The nanoimprint template according to claim 6, wherein the template is a nanoimprint template.
また、本発明の請求項8に係る発明は、前記アライメントマークの外縁の一部が、前記識別パターンで構成されていることを特徴とする請求項6または請求項7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 8 of the present invention is the nanoimprint template according to claim 6 or 7, wherein a part of an outer edge of the alignment mark is configured by the identification pattern. is there.
本発明によれば、側壁プロセスを用いつつも、アライメントマークを識別容易とすることができる。 According to the present invention, the alignment mark can be easily identified while using the sidewall process.
以下、本発明に係るナノインプリント用テンプレートおよびその製造方法について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, a template for nanoimprinting and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1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。
本発明に係る製造方法を用いて、転写パターン、アライメントマーク、および、識別パターンを有するナノインプリント用テンプレートを製造するには、例えば、図1(a)に示すように、まず基板10の上にハードマスク層20を形成し、その上に、転写パターン形成用の第1の芯材パターン31、アライメントマーク形成用の第2の芯材パターン32、および、アライメントマーク形成用の第2の芯材パターン32に近接して設けられ、複数の凸型の構造体により構成された識別パターン形成用の第3の芯材パターン33を形成する。
FIG. 1 is a schematic process diagram showing an example of a method for producing a nanoimprint template according to the present invention.
In order to manufacture a nanoimprint template having a transfer pattern, an alignment mark, and an identification pattern using the manufacturing method according to the present invention, for example, as shown in FIG. A
ここで、基板10は、ナノインプリント用テンプレートに適用可能なものであれば用いることができ、例えば、石英ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等の透明基板を用いることができる。一般的には、合成石英ガラス基板が用いられる。
Here, the
また、ハードマスク層20を構成する材料としては、基板10をエッチングして転写パターンを形成する際に、エッチングマスクとして作用することが可能な材料であれば用いることができ、例えば、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等の金属や、それらの酸化物、窒化物、若しくは酸窒化物等を含むものとすることができる。なお、ハードマスク層20は、単層膜であっても良く、多層膜であっても良い。
The material constituting the
また、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33を構成する材料としては、従来の側壁プロセスにおいて芯材として用いられている材料であれば用いることができるが、本発明においては、電子線描画に用いられるレジスト樹脂や、ナノインプリントリソグラフィに用いられる硬化性樹脂等の有機材料を用いることが好ましい。
電子線描画やナノインプリントによって、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33を、樹脂パターンとして直接形成することができるため、従来のように(例えば、特許文献3)、まずレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクに用いて芯材パターンを形成する場合と比較して、工程を短縮でき、製造コストも低く抑えることができるからである。
なお、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33は、電子線描画やナノインプリントによって形成した樹脂パターンを、従来方法と同様の手法を用いてスリミングして形成しても良い。
Moreover, as a material which comprises the 1st
Since the first
In addition, the 1st
ここで、相対位置精度を保つため、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33は、同じ工程で形成することが好ましい。例えば、転写パターン形成用の第1の芯材パターン31を電子線描画により形成する場合には、アライメントマーク形成用の第2の芯材パターン32、および、識別パターン形成用の第3の芯材パターン33の電子線描画も、連続する一の工程で処理する。
Here, in order to maintain relative positional accuracy, the first
次に、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33のそれぞれの上面および側面に被覆膜40を形成し(図1(b))、次いで、RIE(Reactive Ion Etching)等の異方性エッチングによりエッチバックして、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33のそれぞれの側面に形成された被覆膜40を残して他の被覆膜40を除去する(図4(c))。
Next, a
ここで、被覆膜40を形成する方法には、側壁プロセスに適用可能な被覆膜を形成する方法であれば用いることができるが、本発明においては、原子層堆積法(ALD法:Atomic Layer Deposition法)を用いることが好ましい。
原子層堆積法を用いれば、原子層単位で成膜することができ、高い形状追従性で、膜厚均一性の高い膜を形成することができるからである。
Here, as a method of forming the
This is because if the atomic layer deposition method is used, a film can be formed in units of atomic layers, and a film having high shape following property and high film thickness uniformity can be formed.
この原子層堆積法は、金属あるいはシリコンを含む原料ガスと酸素やフッ素等を含む反応ガスを交互に用いて、基板上に原子層単位で薄膜(原子層堆積膜)を形成する技術であり、金属あるいはシリコンを含むガスの供給、余剰ガスの排除、酸素等を含むガスの供給、余剰ガスの排除、の4工程を1サイクルとして、これを複数回繰り返して所望の厚さの膜を形成する成膜技術である(例えば、特許文献4)。 This atomic layer deposition method is a technology for forming a thin film (atomic layer deposition film) on an atomic layer unit on a substrate by alternately using a source gas containing metal or silicon and a reaction gas containing oxygen, fluorine, or the like, The four steps of supplying a gas containing metal or silicon, eliminating excess gas, supplying gas containing oxygen, etc., and eliminating excess gas are set as one cycle, and this is repeated a plurality of times to form a film having a desired thickness. This is a film forming technique (for example, Patent Document 4).
本発明においては、例えば、シリコンを含む原料ガスと、酸素を含む反応ガスを交互に用いることで、被覆膜40として酸化シリコン膜を形成することができる。同様に、シリコンを含む原料ガスと窒素を含む反応ガスを用いて、被覆膜40をとして窒化シリコン膜を形成することもできる。
In the present invention, for example, a silicon oxide film can be formed as the
また、原子層堆積法による成膜方法であれば、従来のCVD(Chemical Vapor Deposition)法による成膜方法よりも低温(例えば室温)で、良質な薄膜を成膜することも可能である。
それゆえ、本発明においては、上記のように、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33を樹脂パターンで形成し、この樹脂パターンを構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で、原子層堆積法により被覆膜40を形成することが好ましい。樹脂パターンが熱によって変形することを抑制できるからである。
In addition, if the film formation method is based on the atomic layer deposition method, it is possible to form a high-quality thin film at a lower temperature (for example, room temperature) than the film formation method based on the conventional CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
Therefore, in the present invention, as described above, the first
次に、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33を除去して、被覆膜40から構成される側壁パターン41、42、43を形成する(図1(d))。
Next, the first
その後、側壁パターン41、42、43をエッチングマスクに用いてハードマスク層20および基板10を加工して、転写パターン51、アライメントマークの外縁を構成するラインパターン52、および、識別パターン53を形成して、テンプレート1を得る(図1(e))。
Thereafter, the
なお、上記の図1に示す例においては、基板10の上にハードマスク層20を形成し、その上に、上記の各芯材パターンを形成しているが、本発明においては、この例に限定されず、ハードマスク層を形成せずに基板10の上に上記の各芯材パターンを形成しても良い。
In the example shown in FIG. 1, the
上記のようにして得られたテンプレート1は、アライメントマークに付随して識別パターン53を有している。
そして、この識別パターン53は、その存在領域に凸型の構造体を複数配列する構成を備えているため、従来のような微細な孤立ラインパターンが外縁に沿って残るだけのアライメントマークに比べて見つけ出すことが容易である。そして、この識別パターンを付随するアライメントマークも見つけ出すことが容易となる。識別パターン53は、例えば、数十nmの幅の、複数の凸型の構造体が隣接し、少なくとも幅が500nm〜1μmの領域にわたり存在するように構成することができる。
The
Since the
なお、本発明においては、この識別パターン53によってアライメントマークの位置を概ね知ることができれば良く、より高精度な位置決めは、この識別パターンによって得られたアライメントマークの位置情報を基にして、例えば、電子線走査によるエッジ検出方法等を用いて行えば良い。
In the present invention, it is sufficient that the position of the alignment mark can be generally known by the
識別パターン53を構成する凸型の構造体としては、個々の構造体は微細な大きさであっても、複数配列することにより識別性が向上するものであれば用いることができ、例えば、上面視においてライン型やリング型(筒型)、若しくは円柱型や各種の多角形の角柱型などを挙げることができる。
As the convex structure constituting the
ここで、本発明においては、第3の芯材パターン33に、スペース幅が被覆膜40の膜厚の1倍以上であって2倍以下の大きさであるラインアンドスペースパターンを形成することが好ましい。
側壁プロセスを用いて通常形成される1:1ラインアンドスペースパターンよりも大きいライン幅を有するラインアンドスペースパターンを、識別パターン53として形成することができ、識別性が向上するからである。
Here, in the present invention, a line-and-space pattern in which the space width is not less than 1 time and not more than twice the film thickness of the
This is because a line and space pattern having a larger line width than the 1: 1 line and space pattern that is normally formed by using the sidewall process can be formed as the
上記について、図2および図3を用いて説明する。
ここで、図2は、本発明において、一のテンプレートに形成されるラインアンドスペースパターンの一例を示す説明図であり、例えば、転写パターンが有する1:1ラインアンドスペースパターンの例を示している。
また、図3は、本発明において、一のテンプレートに形成されるラインアンドスペースパターンの他の例を示す説明図であり、例えば、識別パターンが有するラインアンドスペースパターンの例を示している。
The above will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a line and space pattern formed on one template in the present invention, and shows an example of a 1: 1 line and space pattern that the transfer pattern has, for example. .
FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example of the line and space pattern formed on one template in the present invention, for example, an example of the line and space pattern included in the identification pattern.
例えば、本発明において、転写パターンに求められるような微細な1:1ラインアンドスペースパターンを形成する場合には、図2(a)に示すように、通常の側壁プロセスと同様に、芯材パターン33aのスペース幅(SW1)を被覆膜40の膜厚(T)の3倍の大きさに設計すればよい。
この場合、図2(b)に示すように、被覆膜40から形成される側壁パターン43aの幅(LW1)は被覆膜40の膜厚(T)と同じ大きさになり、この側壁パターン43aをエッチングマスクに用いて基板10に形成されるラインアンドスペースパターン53aも、そのライン幅(LW1)は被覆膜40の膜厚(T)と同じ大きさになる(図2(c))。
例えば、図1(e)に示す転写パターン51が有する1:1ラインアンドスペースパターンも、上記のようにして形成される。
For example, in the present invention, when forming a fine 1: 1 line and space pattern as required for the transfer pattern, as shown in FIG. The space width (SW1) of 33a may be designed to be three times the film thickness (T) of the
In this case, as shown in FIG. 2B, the width (LW1) of the
For example, a 1: 1 line and space pattern included in the
一方、本発明において、識別パターンとして好適なラインアンドスペースパターンを形成する場合には、図3(a)に示すように、芯材パターン33bのスペース幅(SW2)を被覆膜40の膜厚(T)の1倍以上であって2倍以下の大きさに設計する。
この場合、芯材パターン33b間のスペースは被覆膜40によって埋められることになる。それゆえ、図3(b)に示すように、被覆膜40から形成される側壁パターン43bの幅(LW2)は、芯材パターン33bのスペース幅(SW2)と同じ大きさになり、この側壁パターン43bをエッチングマスクに用いて基板10に形成されるラインアンドスペースパターン53bも、そのライン幅(LW2)は芯材パターン33bのスペース幅(SW2)と同じ大きさになる(図3(c))。
そして、このラインアンドスペースパターン53bのライン幅(LW2)は、上記の図2(c)に示すラインアンドスペースパターン53aのライン幅(LW1)よりも大きいことになる。
例えば、図1(e)に示す識別パターン53が有するラインアンドスペースパターンも、上記のようにして形成される。
On the other hand, in the present invention, when a suitable line and space pattern is formed as the identification pattern, the space width (SW2) of the
In this case, the space between the
The line width (LW2) of the line and
For example, the line and space pattern included in the
ここで、芯材パターンのスペース幅が被覆膜40の膜厚の2倍よりも大きい場合は、図2(a)に示す形態と同様に、芯材パターン間のスペースは被覆膜40によって埋められず、形成される側壁パターンの幅は被覆膜40の膜厚と同じ大きさになる。
そして、この側壁パターンをエッチングマスクに用いて基板10に形成されるラインアンドスペースパターンのライン幅も被覆膜40の膜厚と同じ大きさになってしまう。
それゆえ、この場合には、側壁プロセスを用いて通常形成される1:1ラインアンドスペースパターンよりも大きいライン幅を有するラインアンドスペースパターンを、識別パターンとして形成することはできない。
Here, when the space width of the core material pattern is larger than twice the film thickness of the
The line width of the line-and-space pattern formed on the
Therefore, in this case, a line and space pattern having a larger line width than the 1: 1 line and space pattern normally formed by using the sidewall process cannot be formed as the identification pattern.
また、芯材パターンのスペース幅が被覆膜40の膜厚の1倍よりも小さい場合は、図3(a)に示す形態と同様に、芯材パターン間のスペースは被覆膜40によって埋められることになり、形成される側壁パターンの幅は芯材パターンのスペース幅と同じ大きさになる。
そして、この側壁パターンをエッチングマスクに用いて基板10に形成されるラインアンドスペースパターンの幅も芯材パターンのスペース幅と同じ大きさになるが、この芯材パターンのスペース幅は被覆膜40の膜厚の1倍よりも小さい。
それゆえ、この場合には、側壁プロセスを用いて通常形成される1:1ラインアンドスペースパターンよりも小さいライン幅を有するラインアンドスペースパターンになってしまう。
すなわち、この場合にも、側壁プロセスを用いて通常形成される1:1ラインアンドスペースパターンよりも大きいライン幅を有するラインアンドスペースパターンを、識別パターンとして形成することはできない。
In addition, when the space width of the core material pattern is smaller than 1 times the film thickness of the
The width of the line and space pattern formed on the
Therefore, in this case, a line-and-space pattern having a smaller line width than a 1: 1 line-and-space pattern normally formed by using a sidewall process is obtained.
That is, also in this case, a line and space pattern having a larger line width than the 1: 1 line and space pattern that is normally formed by using the sidewall process cannot be formed as the identification pattern.
したがって、本発明においては、上記のように、芯材パターン33bのスペース幅(SW2)を被覆膜40の膜厚(T)の1倍以上であって2倍以下の大きさに形成することが好ましく、中でも、芯材パターン33bのスペース幅(SW2)を被覆膜40の膜厚(T)の2倍の大きさに形成することが好ましい。
Therefore, in the present invention, as described above, the space width (SW2) of the
ここで、図3に示すように、ラインアンドスペースパターン53bのスペース幅は、芯材パターン33bの幅と同じ大きさである。
そして、この芯材パターン33bの幅を最小に形成しようとする場合、すなわち、図1(a)に示す識別パターン形成用の第3の芯材パターン33の幅を最小に形成しようとする場合、その幅は、1:1ラインアンドスペースパターンを有する転写パターン51を形成するための第1の芯材パターン31の幅と同じ大きさになる。
ここで、転写パターン形成用の第1の芯材パターン31の幅は、図1(e)に示す転写パターン51のスペース幅と同じ大きさであり、この大きさは、図1(d)に示す側壁パターン41の幅と同じ大きさであり、この大きさは、図1(b)に示す被覆膜40の膜厚と同じ大きさである。
そして、上記のように、第3の芯材パターン33に形成するラインアンドスペースパターンにおいては、スペース幅が被覆膜40の膜厚の1倍以上であって2倍以下の大きさであることが好ましい。
Here, as shown in FIG. 3, the space width of the line and
And, when trying to form the width of the
Here, the width of the first
As described above, in the line-and-space pattern formed in the third
したがって、識別パターン53にラインアンドスペースパターンを形成する場合において、識別性向上のために、そのライン幅をより大きくし、そのスペース幅をより小さくしようとするならば、そのライン幅の大きさは、スペース幅の大きさの1倍以上であって2倍以下とすることが好ましく、中でも、ライン幅をスペース幅の2倍の大きさに形成することが好ましいことになる。
Therefore, in the case where a line and space pattern is formed in the
なお、本発明において、被覆膜40の膜厚(T)の値には、例えば、同一の成膜条件で予め実験等により取得した値を用いることができ、被覆膜40が膜厚分布を有する場合には、転写パターンが形成される領域における平均値を用いることができる。
In the present invention, as the value of the film thickness (T) of the
また、本発明において、ラインアンドスペースパターンのライン幅は、例えば、断面視におけるラインパターンの高さの1/2の位置における幅とすることができ、同様に、ラインアンドスペースパターンのスペース幅は、断面視におけるスペースパターンの深さの1/2の位置における幅とすることができる。 In the present invention, the line width of the line and space pattern can be, for example, a width at a position that is half the height of the line pattern in a cross-sectional view. Similarly, the space width of the line and space pattern is The width at the position of ½ of the depth of the space pattern in a sectional view can be obtained.
次に、識別パターン53とアライメントマークの配置関係について説明する。
本発明において識別パターン53は、アライメントマークと分離したものであっても良く、アライメントマークと一体化したものであっても良い。また、アライメントマークの外縁の一部を構成するものであっても良い。
Next, the arrangement relationship between the
In the present invention, the
例えば、図4に示すように、本発明においては、アライメントマーク61の外縁をラインパターン52で形成し、ラインパターン52で囲まれる領域に、識別パターン53を配設することができる。
For example, as shown in FIG. 4, in the present invention, the outer edge of the
この場合、識別パターン53は、アライメントマーク61の位置を概ね見つけることに貢献すれば良く、それゆえ、識別パターン53が占める領域(すなわち、凸型の構造体が複数配列される領域)は小さい面積で済み、例えば、識別パターン53を形成するための電子線描画の時間を短くすることができ、製造コストを低く抑えることができる。
一方、アライメントマーク61の高精度な位置決めは、例えば、ラインパターン52を電子線走査してエッジ検出することにより行えば良い。
In this case, the
On the other hand, the
識別パターン53が占める領域の大きさは、SEM等による観察において容易に見つけられる大きさであれば良く、例えば、図4に示す例において、短い方の幅(DW)が500nm〜1μm程度、長い方の幅(DL)が幅(DW)の2〜3倍程度とすることができる。
なお、アライメントマーク61の大きさは、例えば、幅(MW)が50μmであり、全長(ML)が1mmである。
The size of the area occupied by the
The
本実施形態における識別パターン53は、アライメントマーク61の中心、または外縁を認識しやすい位置に配設することが好ましい。例えば、図4に示すように、アライメントマーク61の十字が交差する付近に対称配設することが好ましい。識別パターン53が占める領域が小さい面積であっても、容易にアライメントマーク61の中心を認識することができるからである。
The
また、本発明においては、図5に示すように、アライメントマーク62全体をラインアンドスペースパターン54a、54b、54cで形成することもできる。すなわち、本実施形態においては、ラインアンドスペースパターン54a、54b、54cが識別パターンであって、アライメントマーク62と一体化している。
なお、アライメントマーク62の大きさは、例えば、幅(MW)が50μmであり、全長(ML)が1mmである。
In the present invention, as shown in FIG. 5, the
For example, the
この場合、アライメントマーク61の高精度な位置決めは、例えば、ラインアンドスペースパターン54a、54b、54cの最も外側のラインパターンを電子線走査してエッジ検出することにより行えば良い。
それゆえ、ラインアンドスペースパターン54a、54b、54cは、マーク検出のための電子線走査の方向に対して垂直に形成されていることが好ましい。
例えば、図5に示す例のように、十字型のアライメントマーク62の長手方向がX方向となる部分は、X方向に沿ってラインパターンが伸びるラインアンドスペースパターン54aで形成し、一方、アライメントマーク62の長手方向がY方向となる部分は、Y方向に沿ってラインパターンが伸びるラインアンドスペースパターン54b、54cで形成する。
In this case, the
Therefore, the line and
For example, as in the example shown in FIG. 5, the portion where the longitudinal direction of the
また、本発明においては、例えば、図6(a)、(b)に示すように、識別パターンがアライメントマークの外縁の一部を構成するものであっても良い。なお、図6においては、識別パターンを斜線部で示している。 In the present invention, for example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the identification pattern may constitute a part of the outer edge of the alignment mark. In FIG. 6, the identification pattern is indicated by a hatched portion.
なお、本発明に係るアライメントマークの平面形態は、アライメントマークとして適用可能なものであれば良く、上記の十字型以外にも、例えば、L字型(図6(c))や口字型(図6(d))であっても良く、また、矩形パターンの配列で十字型マーク、L字型マーク、口字型マークを構成するものであっても良い(図6(e)〜(g))。 In addition, the planar form of the alignment mark according to the present invention is not limited as long as it can be applied as an alignment mark, and other than the cross shape, for example, an L-shape (FIG. 6 (d)), or a cross-shaped mark, an L-shaped mark, and a vocabulary mark may be formed by an array of rectangular patterns (FIGS. 6 (e) to (g). )).
以上、本発明に係るナノインプリント用テンプレートおよびその製造方法について説明したが、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。 The nanoimprint template and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above 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.
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
(実施例1)
基板10に合成石英ガラス基板を用い、その上に、ハードマスク層20としてCrN膜を5nmの厚さにスパッタ成膜した。
Example 1
A synthetic quartz glass substrate was used as the
次に、ハードマスク層20の上に、電子線レジストを膜厚60nmで形成し、電子線描画して、転写パターン形成用の第1の芯材パターン31、アライメントマーク形成用の第2の芯材パターン32、および、識別パターン形成用の第3の芯材パターン33を形成した。
Next, an electron beam resist is formed on the
ここで、第1の芯材パターン31としては、ライン幅が15nm、スペース幅が45nmのラインアンドスペースパターンを形成し、第2の芯材パターン32としては、図4に示すような十字型パターンを、断面が幅50μmの凹型となるように形成し、第3の芯材パターン32としては、ライン幅が15nm、スペース幅が30nmのラインアンドスペースパターンを、第2の芯材パターン32の十字型パターンの領域に形成した。
Here, a line-and-space pattern having a line width of 15 nm and a space width of 45 nm is formed as the first
次に、原子層堆積法を用いて100℃以下の低温で、シリコンを含む原料ガスと、酸素を含む反応ガスを交互に供給して、膜厚15nmの酸化シリコン膜からなる被覆膜40を、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33のそれぞれの上面および側面に形成し、次いで、CF4ガスを用いたドライエッチングによりエッチバックして、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33のそれぞれの側面に形成された被覆膜40を残して他の被覆膜40を除去した。
Next, a source film containing silicon and a reaction gas containing oxygen are alternately supplied at a low temperature of 100 ° C. or lower by using an atomic layer deposition method to form a
次に、酸素ガスを用いたアッシング処理により、第1の芯材パターン31、第2の芯材パターン32、および、第3の芯材パターン33を除去して、被覆膜40から構成される側壁パターン41、42、43を形成した。
Next, the first
その後、側壁パターン41、42、43をエッチングマスクに用いてハードマスク層20を塩素と酸素の混合ガスを用いてドライエッチングし、次いで、CF4ガスを用いて基板10を深さ20nmエッチングしつつ、側壁パターン41、42、43を除去し、最後に、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスク層20を除去して、15nmの1:1ラインアンドスペースパターンを有する転写パターン51、15nm幅のラインパターン52で縁取られたアライメントマーク、および、ライン幅30nm、スペース幅15nmのラインアンドスペースパターンを有する識別パターン53を、それぞれ形成し、テンプレート1を得た。
Thereafter, the
テンプレート1をSEM観察したところ、識別パターン53を容易に見つけることができ、これによりアライメントマークの中心を容易に認識することができた。
When the
1・・・テンプレート
10・・・基板
20・・・ハードマスク層
31・・・第1の芯材パターン
32・・・第2の芯材パターン
33・・・第3の芯材パターン
40・・・被覆膜
41、42、43・・・側壁パターン
51・・・転写パターン
52・・・ラインパターン
53・・・識別パターン
33a、33b・・・芯材パターン
43a、43b・・・側壁パターン
53a、53b・・・ラインアンドスペースパターン
54a、54b、54c・・・ラインアンドスペースパターン
61、62・・・アライメントマーク
101・・・テンプレート
110・・・基板
120・・・ハードマスク層
131、132・・・芯材パターン
140・・・被覆膜
141、142・・・側壁パターン
151・・・転写パターン
152・・・ラインパターン
161・・・アライメントマーク
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記転写パターン形成用の第1の芯材パターンと、前記アライメントマーク形成用の第2の芯材パターンと、前記識別パターン形成用の第3の芯材パターンと、を形成する工程と、
前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンのそれぞれの上面および側面に被覆膜を形成する工程と、
前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンのそれぞれの側面に形成された前記被覆膜を残すようにして他の前記被覆膜を除去する工程と、
前記第1の芯材パターン、前記第2の芯材パターン、および、前記第3の芯材パターンを除去して、前記被覆膜から構成される側壁パターンを形成する工程と、
前記側壁パターンをエッチングマスクに用いた加工により、前記転写パターン、前記アライメントマーク、および、前記識別パターンを形成する工程と、
を備えることを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。 A method for producing a template for nanoimprint having a transfer pattern, an alignment mark, and an identification pattern having a configuration in which a plurality of convex structures are arranged, attached to the alignment mark,
Forming a first core material pattern for forming the transfer pattern, a second core material pattern for forming the alignment mark, and a third core material pattern for forming the identification pattern;
Forming a coating film on the upper surface and side surfaces of each of the first core material pattern, the second core material pattern, and the third core material pattern;
Other coating films are removed so as to leave the coating films formed on the respective side surfaces of the first core material pattern, the second core material pattern, and the third core material pattern. And a process of
Removing the first core material pattern, the second core material pattern, and the third core material pattern to form a sidewall pattern composed of the coating film;
Forming the transfer pattern, the alignment mark, and the identification pattern by processing using the sidewall pattern as an etching mask;
A method for producing a template for nanoimprinting, comprising:
前記ラインパターンで囲まれる領域に、前記識別パターンを配設することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。 Forming an outer edge of the alignment mark with one or more line patterns;
The method for producing a nanoimprint template according to claim 1, wherein the identification pattern is disposed in a region surrounded by the line pattern.
前記樹脂パターンを構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い温度で、原子層堆積法により前記被覆膜を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。 Forming the first core material pattern, the second core material pattern, and the third core material pattern with a resin pattern;
The nanoimprint according to any one of claims 1 to 4, wherein the coating film is formed by an atomic layer deposition method at a temperature lower than a glass transition temperature of a resin constituting the resin pattern. Template manufacturing method.
前記識別パターンが、ラインパターンが複数配列したラインアンドスペースパターンを含み、前記ラインアンドスペースパターンのライン幅の大きさがスペース幅の大きさの1倍以上であって2倍以下であることを特徴とするナノインプリント用テンプレート。 A template for nanoimprint having a transfer pattern, an alignment mark, and an identification pattern having a configuration in which a plurality of convex structures are arranged, attached to the alignment mark,
The identification pattern includes a line and space pattern in which a plurality of line patterns are arranged, and the line width of the line and space pattern is not less than 1 and not more than twice the size of the space width. A template for nanoimprint.
前記ラインパターンで囲まれる領域に、前記識別パターンが配設されている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。 The outer edge of the alignment mark is composed of one or more line patterns,
The nanoimprint template according to claim 6, wherein the identification pattern is disposed in a region surrounded by the line pattern.
8. The nanoimprint template according to claim 6, wherein a part of an outer edge of the alignment mark is configured by the identification pattern. 9.
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