JP2015065214A - Method for manufacturing imprint mold - Google Patents
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Description
本発明は、インプリントモールドの製造方法に係り、例えば、ハーフピッチ20nm以下のパターンを有するようなインプリントモールドの製造方法に関する。 The present invention relates to an imprint mold manufacturing method, for example, an imprint mold manufacturing method having a pattern with a half pitch of 20 nm or less.
例えば、半導体素子においては、高速動作、低消費電力動作の要請からパターンの一層の微細化が求められているが、電子線リソグラフィー法を用いたパターン形成では、ハーフピッチ20nm以下のパターン形成が困難、あるいは、スループットの観点から望ましくないという問題があった。
また、近年、フォトリソグラフィー技術に替わる微細なパターン形成技術として、インプリント方法を用いたパターン形成技術が注目されている。インプリント方法は、微細な凹凸構造を備えた型部材(モールド)を用い、凹凸構造を被成型物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術であり、半導体素子に限らず、種々の分野への応用が進められている。インプリント方法に使用するモールドの製造では、例えば、石英ガラス等の基板上に設けたクロム等の金属薄膜に電子線感応型レジストを塗布し、電子線リソグラフィー法を用いて露光、現像を行ってレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをエッチングマスクとして金属薄膜をエッチングして微細パターンを形成し、当該微細パターンをエッチングマスクとして基板をエッチングし、基板の表面に凹凸構造を形成する。しかし、ここでも電子線リソグラフィー法を用いたパターン形成における上記のような問題があった。
For example, in semiconductor devices, further miniaturization of patterns is required due to demands for high-speed operation and low power consumption operation, but pattern formation using an electron beam lithography method is difficult to form a pattern with a half pitch of 20 nm or less. Alternatively, there is a problem that it is not desirable from the viewpoint of throughput.
In recent years, a pattern forming technique using an imprint method has attracted attention as a fine pattern forming technique that replaces the photolithography technique. The imprint method is a pattern formation technique that transfers a micro structure at an equal magnification by using a mold member (mold) having a micro concavo-convex structure and transferring the concavo-convex structure to a molding object. Applications in various fields are being promoted. In the manufacture of a mold used for the imprint method, for example, an electron beam sensitive resist is applied to a metal thin film such as chromium provided on a substrate such as quartz glass, and exposure and development are performed using an electron beam lithography method. A resist pattern is formed, the metal thin film is etched using the resist pattern as an etching mask to form a fine pattern, the substrate is etched using the fine pattern as an etching mask, and an uneven structure is formed on the surface of the substrate. However, here too, there are the above-mentioned problems in pattern formation using electron beam lithography.
このような電子線リソグラフィー法を用いたパターン形成における問題を解消するものとして、電子線リソグラフィー法を用いて形成したコアパターンを被覆するようにパターン形成用膜を形成し、このパターン形成用膜をエッチングしてコアパターンの側壁にパターン構造体を形成し、その後、コアパターンを除去してパターン構造体を残し、このパターン構造体をエッチングマスクとして使用する、いわゆる側壁プロセスを用いた方法が提案されている(特許文献1)。しかし、コアパターンの側壁にパターン構造体を形成する側壁プロセスは、形成したパターン構造体に閉じたループ(以下、閉ループと記す)構造が生じる。したがって、金属層上にパターン構造体を形成し、当該パターン構造体をエッチングマスクとして金属層をエッチングして形成したライン&スペースのパターンでは、不要な閉ループ構造が存在し、一つ一つのラインが孤立した状態とならない。このため、例えば、電気回路として使用した場合、ラインとして電気的に孤立していない状態のため、配線として機能しないという問題があった。 In order to solve the problem in pattern formation using such an electron beam lithography method, a pattern formation film is formed so as to cover a core pattern formed using the electron beam lithography method. A method using a so-called sidewall process is proposed in which a pattern structure is formed on the side wall of the core pattern by etching, the core pattern is then removed to leave the pattern structure, and this pattern structure is used as an etching mask. (Patent Document 1). However, in the sidewall process for forming the pattern structure on the sidewall of the core pattern, a closed loop (hereinafter referred to as a closed loop) structure is generated in the formed pattern structure. Therefore, in the line and space pattern formed by forming a pattern structure on the metal layer and etching the metal layer using the pattern structure as an etching mask, an unnecessary closed loop structure exists, and each line is It is not isolated. For this reason, for example, when used as an electric circuit, there is a problem that it does not function as a wiring because it is not electrically isolated as a line.
一方、インプリント用のモールドは、モールドの凹凸構造を有する面に対するインプリント樹脂の濡れ広がり性や、硬化後のインプリント樹脂とモールドとの離型性等を向上させる目的で、また、モールドの凹凸構造を有する面内でのパターンの疎密を改善する目的で、あるいは、インプリント時におけるモールドと被転写基板との位置合わせを目的として、メインパターンの他に、ダミーパターンやアライメントマークを形成することが行われている。このような目的で形成されるダミーパターンやアライメントマークは、メインパターンと同一の微細な寸法であれば、メインパターンと同様の側壁プロセスにより、同時に形成することができる。しかし、メインパターンと同様の微細寸法でダミーパターン等を全て側壁プロセスにより形成すると、製造歩留りの点からモールドの製造コストが増大するという問題があった。また、モールドが備える凹凸構造が全て微細パターンであるため、インプリント時におけるモールドの欠陥発生頻度が増大するという問題があった。このような問題と、上記のような目的で形成されるダミーパターンが、インプリントモールドを使用して作製される半導体デバイス等の機能に直接関係するものではないことを考慮して、ダミーパターンやアライメントマークは、メインパターンと同様の寸法で設計せず、例えば、数十nm〜数μm程度の大きな寸法で設計されている。そして、例えば、ハーフピッチ20nm以下の微細パターンを有するメインパターンと、このメインパターンよりも寸法の大きいダミーパターンやアライメントマークの大パターンを備えるインプリントモールドを側壁プロセスで形成する方法が提案されている(特許文献2)。 On the other hand, the imprint mold is used for the purpose of improving the wet spread of the imprint resin with respect to the surface having the concavo-convex structure of the mold, the mold releasability between the cured imprint resin and the mold, and the like. Dummy patterns and alignment marks are formed in addition to the main pattern for the purpose of improving the density of the pattern in the surface having the concavo-convex structure, or for the purpose of aligning the mold and the transferred substrate during imprinting. Things have been done. Dummy patterns and alignment marks formed for such purposes can be simultaneously formed by the same sidewall process as that of the main pattern if they have the same fine dimensions as the main pattern. However, when all the dummy patterns and the like having the same fine dimensions as the main pattern are formed by the sidewall process, there is a problem that the manufacturing cost of the mold increases from the viewpoint of manufacturing yield. Moreover, since the concavo-convex structure provided in the mold is a fine pattern, there is a problem that the frequency of occurrence of defects in the mold during imprinting increases. In consideration of such a problem and the dummy pattern formed for the purpose as described above is not directly related to the function of the semiconductor device or the like manufactured using the imprint mold, the dummy pattern or The alignment mark is not designed with the same dimensions as the main pattern, but is designed with a large dimension of, for example, about several tens of nanometers to several micrometers. For example, a method of forming an imprint mold having a main pattern having a fine pattern with a half pitch of 20 nm or less and a dummy pattern or a large pattern of alignment marks larger than the main pattern by a sidewall process has been proposed. (Patent Document 2).
この特許文献2に記載のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材上にハードマスク層(クロム膜等)とコア層(酸化シリコン膜等)をこの順に積層し、コア層上に電子線リソグラフィー法等により第1レジストパターンを形成し、この第1レジストパターンをマスクとしてコア層をエッチングしてコア層パターンを形成し、当該コア層パターンをスリミングして芯材を形成し、この芯材の側壁に側壁パターンを形成する。次いで、微細パターンを有するメインパターンを形成する領域を除いた領域(ダミーパターンやアライメントマークを形成する領域)に、芯材と側壁パターンを被覆するように第2レジストパターンを形成し、その後、メインパターンを形成する領域の芯材のみをエッチングにより除去する。これにより、メインパターンを形成する領域には、芯材が除去された側壁パターンが存在し、メインパターンよりも寸法の大きいダミーパターンやアライメントマークを形成する領域には、芯材が残存する側壁パターンが形成される。その後、芯材が除去された側壁パターン、および、芯材が残存する側壁パターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングしてハードマスクを形成し、このハードマスクを介してモールド用の基材をエッチングする。これにより、微細パターンを有するメインパターンと、このメインパターンよりも寸法の大きいやダミーパターンやアライメントマークを有するインプリントモールドを製造することができる。このように製造されたインプリントモールドは、メインパターンに閉ループ構造を有するものである。特許文献2に記載の発明では、このインプリントモールドを用いて加工対象物上のマスク層にインプリント法によりパターンを形成し、このパターンを介してマスク層をエッチングしてマスクパターンを形成した後、このマスクパターンの閉ループ構造を除去することが行われる。この閉ループ構造を除去する方法として、閉ループ構造部分以外の領域をレジストで保護し、この状態でエッチングにより閉ループ構造を除去し、その後、レジストを剥離する方法が採られている。
In the imprint mold manufacturing method described in
しかし、例えば、ハーフピッチ20nm以下のような微細パターンを、上記の特許文献2に記載の方法により製造されたインプリントモールドを用いて加工対象物上に形成する場合、つぎのような問題点が存在する。すなわち、特許文献2に記載の閉ループ構造の除去方法では、レジストの塗布・剥離の操作によって、マスクパターンの損傷や倒れ、異物の付着を生じるおそれがあり、また、工程が煩雑になるという問題がある。さらに、加工対象物において、閉ループ構造を除去するためのエッチングが行われた部位とレジストで保護されていた部位との間で表面状態に相違が生じるという問題がある。このような閉ループ構造除去処理における問題は、仮に、インプリントモールドの製造において、側壁パターンの段階で閉ループ構造を除去する場合、あるいは、ハードマスクの段階で閉ループ構造を除去する場合、あるいは、モールド用の基材をエッチングした後のモールドにおける閉ループ構造を除去する場合、いずれにおいても、同様に生じる問題である。したがって、微細パターンのみを形成するためのインプリントモールドを側壁プロセスで製造する場合の閉ループ構造除去の問題は、特許文献2では解消し得ていない問題である。
However, for example, when a fine pattern having a half pitch of 20 nm or less is formed on a workpiece using an imprint mold manufactured by the method described in
また、加工対象物上に微細なメインパターンと、ダミーパターンやアライメントマークの大パターンを同時に形成するためのインプリントモールドを、特許文献2に記載の製造方法で製造する場合、芯材や側壁パターンの寸法が極めて微細であるため、第2レジストパターンを形成する際のリソグラフィー処理における現像工程、リンス工程および乾燥工程の一連のウエットプロセスにおいて、現像液やリンス液の表面張力が側壁パターンに作用し、第2レジストパターンで被覆されていない側壁パターンの倒れ、破損、剥がれ、変形等が生じるおそれがある。このような側壁パターンの倒れ、破損、剥がれ、変形等が生じると、インプリントモールドの製造歩留りが低下することになる。したがって、微細パターンと大パターンを同時に形成するためのインプリントモールドを、側壁プロセスを利用して確実に製造する方法は、未だ確立されていない。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、不要な閉ループ構造が存在せず、かつ、微細な凹凸パターンを備えたインプリントモールドの製造方法を提供することを目的とする。
When an imprint mold for simultaneously forming a fine main pattern and a large pattern of a dummy pattern or an alignment mark on a workpiece is manufactured by the manufacturing method described in
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a method for manufacturing an imprint mold that does not have an unnecessary closed loop structure and has a fine uneven pattern. .
このような目的を達成するために、本発明は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンを有する微細パターンを備えたインプリントモールドの製造方法であって、前記最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する1以上の凸状パターンを備えるプレモールドと、該プレモールドの凸状パターンにおいて閉ループ構造により画定される空間と一部重ならないような平面視形状を有するマスク層を一の面に備えるモールド用基材と、を準備する工程と、前記プレモールドと前記モールド用基材とを、前記プレモールドの凸状パターンの閉ループ構造により画定される空間と前記マスク層が一部重ならないように位置合わせを行って近接させて、前記プレモールドと前記モールド用基材との間に供給したレジストを展開し、該レジストを硬化させた後に、前記プレモールドを離間して、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをエッチングマスクとして前記マスク層をエッチングして、微細マスクパターンを形成する工程と、前記微細マスクパターンをエッチングマスクとして前記モールド用基材をエッチングして前記微細パターンを形成する工程と、を有するような構成とした。 In order to achieve such an object, the present invention provides a method for producing an imprint mold having a fine pattern having a concavo-convex pattern having a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by a lithography method, wherein the pattern is less than the minimum dimension. A pre-mold having one or more convex patterns having a closed-loop structure, and a plan view shape that does not partially overlap a space defined by the closed-loop structure in the convex pattern of the pre-mold. A mold base comprising a mask layer on one surface, a space defined by a closed loop structure of a convex pattern of the premold, and the premold and the mold base; The pre-mold and the mold substrate are aligned so that the mask layers do not partially overlap each other. And developing the resist supplied between and curing the resist, separating the pre-mold and forming a resist pattern, and etching the mask layer using the resist pattern as an etching mask, The method includes a step of forming a mask pattern and a step of forming the fine pattern by etching the base material for mold using the fine mask pattern as an etching mask.
本発明の他の態様として、前記モールド用基材に、前記最小寸法以上の寸法を有する大パターンを形成するための大マスクパターンを、前記マスク層が位置する面と同一の面であって、前記プレモールドと前記モールド用基材とを近接させたときに、前記プレモールドの凸状パターンと重ならない位置となるように形成し、前記モールド用基材をエッチングする工程では、前記微細マスクパターンおよび前記大マスクパターンをエッチングマスクとして前記モールド用基材をエッチングし、前記微細パターンおよび前記大パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、プレモールド用基材の一の面に位置するマスク層上に芯材パターンを形成し、少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、前記側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、前記芯材パターンを除去し、前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記マスク層をエッチングしてマスクパターンを形成し、前記マスクパターンをエッチングマスクとして前記プレモールド用基材をエッチングすることにより、前記プレモールドを作製するような構成とした。
本発明の他の態様として、電子線感応型レジストあるいは感光性レジストを用いて前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンに対して、芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミング処理を施すような構成とした。
As another aspect of the present invention, a large mask pattern for forming a large pattern having a dimension equal to or larger than the minimum dimension on the mold substrate is the same surface as the surface on which the mask layer is located, In the step of forming the pre-mold and the mold base so as not to overlap with the convex pattern of the pre-mold, and etching the mold base, the fine mask pattern The mold substrate is etched using the large mask pattern as an etching mask to form the fine pattern and the large pattern.
As another aspect of the present invention, a core material pattern is formed on a mask layer located on one surface of the premold base material, a side wall material film is formed so as to cover at least the core material pattern, and the side wall Etching is performed on the material film and the core material pattern, a sidewall pattern made of the sidewall material film is formed on the sidewall of the remaining core material pattern, the core material pattern is removed, and the sidewall pattern is used as an etching mask. The mask layer is etched to form a mask pattern, and the pre-mold is manufactured by etching the pre-mold substrate using the mask pattern as an etching mask.
As another aspect of the present invention, the core material pattern is formed using an electron beam sensitive resist or a photosensitive resist.
As another aspect of the present invention, the core material pattern is subjected to a slimming process for reducing the core material pattern to a desired dimension.
本発明では、プレモールドの凸状パターンの閉ループ構造により画定される空間とマスク層とが一部重ならないように位置合わせを行ってプレモールドとモールド用基材とを近接させてインプリント法でレジストパターンを形成し、これをマスクとしてマスク層をエッチングして微細マスクパターンを形成するので、微細マスクパターンに閉ループ構造が存在せず、これにより、不要な閉ループが存在せず、かつ、微細な凹凸パターンを備えたインプリントモールドの製造が可能となる。 In the present invention, alignment is performed so that the space defined by the closed loop structure of the convex pattern of the pre-mold and the mask layer do not partially overlap, and the pre-mold and the mold substrate are brought close to each other by an imprint method. A resist pattern is formed, and the mask layer is etched using the resist pattern as a mask to form a fine mask pattern. Therefore, the fine mask pattern does not have a closed loop structure. An imprint mold having an uneven pattern can be manufactured.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
本発明のインプリントモールドの製造方法は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する1以上の凸状パターンを備えるプレモールドと、このプレモールドの凸状パターンにおいて閉ループ構造により画定される空間と一部重ならないような平面視形状を有するマスク層を一の面に備えるモールド用基材と、を準備する工程と、プレモールドとモールド用基材とを、プレモールドの凸状パターンの閉ループ構造により画定される空間とマスク層が一部重ならないように位置合わせを行って近接させて、プレモールドとモールド用基材との間に供給したレジストを展開し、このレジストを硬化させた後に、プレモールドを離間してレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをエッチングマスクとしてマスク層をエッチングして、微細マスクパターンを形成する工程と、微細マスクパターンをエッチングマスクとしてモールド用基材をエッチングして、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンを有する微細パターンを形成する工程と、を有するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the dimensions of each member, the ratio of sizes between the members, etc. are not necessarily the same as the actual ones, and represent the same members. However, in some cases, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
The imprint mold manufacturing method of the present invention includes a pre-mold having a concavo-convex pattern having a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by a lithography method and having one or more convex patterns having a closed loop structure, and a convex of the pre-mold. A mold base material provided with a mask layer on one surface having a planar shape that does not partially overlap with a space defined by the closed loop structure in the shape pattern, and a premold and a mold base material Are aligned so that the space defined by the closed loop structure of the convex pattern of the pre-mold and the mask layer do not partially overlap, and the resist supplied between the pre-mold and the mold substrate is removed. The step of unfolding and curing the resist, and separating the pre-mold to form a resist pattern; A step of forming a fine mask pattern by etching the mask layer using the strike pattern as an etching mask, and a dimension less than the minimum dimension that can be formed by lithography using the fine mask pattern as an etching mask and etching the mold substrate. Forming a fine pattern having a concave-convex pattern.
[プレモールド]
まず、本発明のインプリントモールドの製造方法に使用するプレモールドを説明する。図1は、プレモールドの一例を示す平面図であり、図2は、図1のI−I線における縦断面図である。プレモールド1は、基材2の一の面2aに、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する複数の凸状パターン4を備えている。図示例では、便宜的に3つの凸状パターン4を示しているが、凸状パターンは図示される数に限定されるものではない。ここで、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法とは、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法(リソグラフィー法の解像限界(限界露光線幅)未満の寸法)であり、例えば、数nm〜二十数nm程度である。
[Premold]
First, the premold used for the manufacturing method of the imprint mold of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a plan view showing an example of a pre-mold, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line II of FIG. The
プレモールド1を構成する基材2の材質は、後述するインプリントモールド製造におけるインプリントに使用するレジストが光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、使用するレジストが光硬化性ではない場合や、後述するモールド用基材からレジストを硬化させるための光を照射可能である場合には、基材2は光透過性を具備しなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
プレモールド1の基材2の厚みは、モールドの形状、材質の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。また、基材2は、複数の凸状パターン4を備えている一の面2aが、その周囲の領域に対して1段、あるいは、2段以上の凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
When the resist used for imprinting in the imprint mold manufacturing to be described later is photo-curable, the material of the
The thickness of the
プレモールド1が備える複数の凸状パターン4は、いずれも閉ループ構造を有するものである。図1および図2に示される例では、ハーフピッチPがリソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法で平行に配列された6本のライン状のパターンが、2本を一単位として両端部が連結されて無終端の連続したパターンとなることにより、閉ループ構造を有する3つの凸状パターン4が構成されている。
ここで、このようなプレモールド1の製造の一例を図3〜図5を参照しながら説明する。図3は、プレモールド1の製造例の工程を説明するための平面図であり、図4および図5は、プレモールド1の製造例の工程を説明するための断面図である。
まず、プレモールド用基材2の一の面2aに位置するマスク層3上に芯材パターン5を形成する(図3(A)、図4(A))。尚、図4(A)は、図3(A)のII−II線における縦断面図であり、以下の図4および図5も、対応する位置における縦断面を示している。
Each of the plurality of
Here, an example of manufacture of such a
First, the
マスク層3は、プレモールド用基材2に比べてエッチングレートが小さく耐エッチング性を有する材料を用いることができ、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属、窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、あるいは、2種以上の組み合わせで使用することができる。このようなマスク層3は、例えば、スパッタリング法等の真空成膜方法により形成することができる。
The
マスク層3上への芯材パターン5の形成は、例えば、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法、インプリント法により形成することができる。電子線リソグラフィー法を用いる場合、マスク層3上に電子線感応型レジストを配設し、電子線描画、現像を行うことにより所望の形状の芯材パターン5を形成することができる。また、フォトリソグラフィー法を用いる場合、マスク層3上に感光性レジストを配設し、所望の形状の光透過部を有するフォトマスクを介した光照射により露光し、現像することにより芯材パターン5を形成することができる。また、インプリント法を用いる場合、マスク層3上に硬化性レジストを供給し、所望の凹凸構造を有するモールドを近接させてマスク層3とモールドとの間に硬化性レジストを展開し、この状態で硬化性レジストを硬化し、その後、モールドを引き離すことによりレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンの凹部に存在する薄膜(残膜)を酸素アッシング等で除去することにより、芯材パターン5を形成することができる。
The
このように形成する芯材パターン5の平面視形状は、図示例では長方形状であるが、これに限定されるものではない。芯材パターン5の平面視における寸法は、後述するスリミング後の寸法、形成しようとする凸状パターン4の寸法を考慮して適宜設定することができる。さらに、芯材パターン5の厚みは、例えば、10nm〜1μmの範囲で適宜設定することができる。
本製造例では、次に、芯材パターン5を例えば酸素プラズマ等で処理してスリミングして、芯材パターン5′を形成する(図3(B)、図4(B))。本発明において、スリミングとは、ドライエッチング等(酸素プラズマ処理を含む)で芯材パターン5のパターンの幅を細くするとともに、膜厚を薄くすることである。例えば、酸素プラズマ処理によるスリミングを行うことによって、最初に形成された芯材パターン5のパターンのピッチを変えずに、パターン幅を1/2程度とすることができる。
次いで、図3(C)、図4(C)に示されるように、芯材パターン5′を被覆するようにプレモールド用基材2のマスク層3上に側壁材料膜6を形成する。側壁材料膜6の形成は、例えば、ALD法(原子層堆積法)やCVD法(化学気相堆積法)等の低温真空成膜法により行うことができる。特に、ALD法は、原子層を堆積させる面が凹凸面、湾曲面等如何なる形状の面であっても低温で精度良く成膜でき、好適に用いることができる。
The planar view shape of the
In this manufacturing example, next, the
Next, as shown in FIGS. 3C and 4C, a
このような側壁材料膜6は、芯材パターン5′を構成するレジストのガラス転移温度より十分低い温度、例えば、20〜100℃、好ましくは室温程度の温度で、芯材パターン5′に損傷を与えずに成膜することができる材料により成膜することができる。例えば、マスク層3が金属層であり、このマスク層3のエッチングにおいて耐エッチング性を発現できるような側壁材料膜6の材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素等の珪素系、酸化アルミニウム等のアルミニウム系、酸化ハフニウム等のハフニウム系、窒化チタン等のチタン系の材料等が挙げられる。
形成する側壁材料膜6は、単層で構成してもよく、また、2層以上の積層膜として構成してもよい。側壁材料膜6の膜厚は、ハーフピッチ設計分の膜厚とすることが好ましく、例えば、数nm〜二十数nm程度の所望の厚さが得られるまで、一連の原子層を連続的に積み重ねることができる。
Such a
The side
次いで、図3(D)、図4(D)に示されるように、側壁材料膜6に対してエッチング処理を施してエッチバックを行うことにより、マスク層3を露出させるとともに、残存する芯材パターン5′の側壁のみに側壁材料膜6を残す。これにより、側壁材料膜6からなる側壁パターン7を形成する。エッチバックとは、エッチングにより表面を全体的に厚さ方向に削る操作であり、側壁材料膜6を構成する材料に応じて適切なエッチングガスを用いて行うことができる。例えば、側壁材料膜6が酸化珪素で構成されている場合には、CF4、CHF3、C2F6等のフッ素系ガスをエッチングガスとして用いてエッチバックを行うことができる。そして、上記のように、レジストを用いて形成した芯材パターン5′は、このようなエッチングにより、厚さ方向に削られる。尚、芯材パターン5′のエッチング速度は、図示例では側壁材料膜6のエッチング速度とほぼ同じものとして示しているが、前者のエッチング速度の方が大きいものであってもよい。
その後、芯材パターン5′を除去し(図5(A))、次いで、側壁パターン7をエッチングマスクとして、マスク層3をエッチングして、マスクパターン3′を形成する(図5(B))。次に、マスクパターン3′をエッチングマスクとして、プレモールド用基材2をエッチングして、閉ループ構造を有する3つの凸状パターン4を備えたプレモールド1を作製する(図5(C))。
Next, as shown in FIG. 3D and FIG. 4D, the
Thereafter, the
[モールド用基材]
次に、本発明のインプリントモールドの製造方法に使用するモールド用基材の一例を説明する。図6は、モールド用基材の一例を示す平面図であり、図7は、図6のIII−III線における縦断面図である。モールド用基材12は、その一の面12aにマスク層13を備えている。このマスク層13は、上記のプレモールド1の各凸状パターン4において閉ループ構造により画定される空間(図6では、凸状パターン4を一点鎖線で示し、閉ループ構造により画定される空間に斜線を付して示している)と一部重ならないような平面視形状を有するものである。図6に示される例では、各凸状パターン4の閉ループ構造により画定される空間の両端部と、マスク層13とが重ならないように設定されている。
[Mold substrate]
Next, an example of the mold substrate used in the method for producing an imprint mold of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view showing an example of a mold substrate, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along line III-III in FIG. The
モールド用基材12の材質は、本発明により製造するインプリントモールドを用いたインプリントにおいて使用するレジストが光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、使用するレジストが光硬化性ではない場合や、インプリントにおいて使用するパターン被形成基板側からレジストを硬化させるための光を照射可能である場合には、モールド用基材12は光透過性を具備しなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
When the resist used in the imprint using the imprint mold produced according to the present invention is photocurable, the material of the
モールド用基材12の厚みは、本発明により製造するインプリントモールドの形状、材質の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。また、モールド用基材12は、マスク層13を備えている一の面12aが、その周囲の領域に対して1段、あるいは、2段以上の凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
モールド用基材12が備えるマスク層13は、モールド用基材12に比べてエッチングレートが小さく耐エッチング性を有する材料を用いることができ、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属、窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、あるいは、2種以上の組み合わせで使用することができる。このようなマスク層13は、例えば、上記のような材料を用いてスパッタリング法等の真空成膜方法によりモールド用基材12上に薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを設け、フォトリソグラフィー法等により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として薄膜をエッチングすることにより形成することができる。
The thickness of the
The
このようなマスク層13は、上記のように、プレモールド1の各凸状パターン4において閉ループ構造により画定される空間と一部重ならないような平面視形状を有するものである。さらに、後述するように、マスク層13の平面視形状のうち、プレモールド1の凸状パターン4と重複していない部位は、微細マスクパターンとしてモールド用基材12上に残存するので、製造するインプリントモールドに要求される凹凸パターンの形状を考慮して、マスク層13の平面視形状、寸法を設定することができる。
As described above, the
[インプリントモールドの製造]
次に、本発明のインプリントモールドの製造の一実施形態を、上記のプレモールド1およびモールド用基材12を使用した例として、図8〜図10を参照しながら説明する。図8および図9は、インプリントモールドの製造工程を説明するための断面図であり、図10は、インプリントモールドの製造工程を説明するための平面図である。
まず、モールド用基材12上にレジスト31を供給し、プレモールド1とモールド用基材12とを、図6に示されるように、プレモールド1の各凸状パターン4の閉ループ構造により画定される空間とマスク層13が一部重ならないように位置合わせを行って近接させて、プレモールド1とモールド用基材12との間にレジスト31を展開する(図8(A))。
レジスト31は、例えば、インクジェットヘッドからモールド用基材12の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト31をスピンコート法によりモールド用基材12上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト31を硬化させ、その後、プレモールド1を離間して、レジストパターン32をモールド用基材12上に形成する(図8(B)、図8(C)、図10(A))。形成したレジストパターン32は、プレモールド1の閉ループ構造を有する凸状パターン4に対応した開口部32aを有している。尚、図8(B)は図10(A)のIV−IV線における縦断面を示し、以下の図9も、対応する位置における縦断面を示す。また、図8(C)は図10(A)のV−V線における縦断面を示している。さらに、図10(A)では、レジストパターン32に斜線を付して示している。レジストパターン32の開口部32aは、図10(A)に示されるように、マスク層13上では、所定のライン/スペースを構成している。そして、図8(C)および図10(A)に示されるように、開口部32aのうち、マスク層13から外れた部位では、開口部32aの底部にレジストパターンの薄膜が存在している。
[Manufacture of imprint molds]
Next, an embodiment of manufacturing an imprint mold of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10 as an example using the
First, the resist 31 is supplied onto the
The resist 31 can be supplied, for example, as droplets from an inkjet head to a desired portion of the
Next, the resist 31 is cured, and then the
次いで、レジストパターン32をエッチングマスクとしてマスク層13をエッチングし(図9(A))、その後、レジストパターン32を除去して、微細マスクパターン13′をモールド用基材12上に形成する(図9(B)、図10(B))。このように形成された微細マスクパターン13′は、閉ループ構造を有しておらず、図示例では、ライン/スペース形状となっている。
次に、微細マスクパターン13′をエッチングマスクとしてモールド用基材12をエッチングすることにより、微細パターン14を備えたインプリントモールド11を作製する(図9(C)、図10(C))。このように形成された微細パターン14は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンを有するものである。
Next, the
Next, the
このような本発明では、プレモールド1の各凸状パターン4の閉ループ構造により画定される空間とマスク層13が一部重ならないように位置合わせを行って近接させ、レジストパターン32を形成し、これをエッチングマスクとしてマスク層13をエッチングして微細マスクパターン13′を形成するので、マスク層13と重なりのない凸状パターン4の閉ループ構造は、微細マスクパターン13′に存在しない。したがって、本発明では、微細マスクパターン13の形成と同時に閉ループ構造を除去することができ、閉ループ構造を除去する別個の工程は不要である。これにより、不要な閉ループが存在せず、かつ、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンを備えたインプリントモールドの製造が可能となる。また、側壁プロセスを利用してプレモールド1を作製する場合、一度プレモールドを作製すれば、以後は側壁プロセスを実施する必要がなく、プレモールドを繰り返し使用してインプリントモールドを製造することができ、工程の簡略化、および、製造のコスト低減が可能である。
In such an invention, the space defined by the closed loop structure of each
また、本発明のインプリントモールドの製造方法では、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法を有する微細パターンとともに、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法以上の寸法を有するパターン(以下、大パターンとも記す)、例えば、ダミーパターンやアライメントマークのパターンを有するインプリントモールドの製造が可能である。この場合、モールド用基材として、上記のマスク層に加えて、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法以上の寸法を有する大パターンを形成するための大マスクパターンを備えたモールド用基材を使用する。図11は、このような大マスクパターンも備えたモールド用基材の例を示す平面図である。図11において、モールド用基材12′は、その一の面12′aにマスク層13と大マスクパターン23を備えている。マスク層13は、上述のモールド用基材12と同様に、プレモールド1の各凸状パターン4において閉ループ構造により画定される空間(図11では、凸状パターン4を一点鎖線で示し、閉ループ構造により画定される空間に斜線を付して示している)と一部重ならないような平面視形状を有するものである。また、大マスクパターン23は、マスク層13が位置する面12′aに位置し、かつ、プレモールド1とモールド用基材12′とを近接させたときに、プレモールド1の凸状パターン4と重ならない部位に位置している。
In the imprint mold manufacturing method of the present invention, a fine pattern having a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by the lithography method and a pattern having a dimension larger than the minimum dimension that can be formed by the lithography method (hereinafter referred to as a large pattern). For example, an imprint mold having a dummy pattern or an alignment mark pattern can be manufactured. In this case, in addition to the mask layer described above, a mold substrate having a large mask pattern for forming a large pattern having a dimension larger than the minimum dimension capable of pattern formation by lithography is used as the mold substrate. To do. FIG. 11 is a plan view showing an example of a mold base material having such a large mask pattern. In FIG. 11, the mold base 12 'includes a
このような大マスクパターン23は、モールド用基材12′に比べてエッチングレートが小さく耐エッチング性を有する材料を用いることができ、マスク層13と同様の材料を用いて形成することができる。通常、マスク層13の形成と同じ方法で、マスク層13の形成と同時に大マスクパターン23を形成する。
このようなモールド用基材12′と、上記のプレモールド1を用いた本発明のインプリントモールドの製造方法を、図12および図13を参照して説明する。このインプリントモールドの製造方法では、上述のプレモールド1およびモールド用基材12を使用した例と同様の工程にて、レジストパターン32を形成することができる。図12(A)は、レジストパターン32をモールド用基材12′上に形成した状態を示す平面図であり、レジストパターン32に斜線を付して示している。また、図13は図12(A)のVI−VI線における縦断面図である。図12(A)および図13に示されるように、形成したレジストパターン32は、プレモールド1の閉ループ構造を有する凸状パターン4に対応した開口部32aを有している。この開口部32aは、マスク層13上では、所定のライン/スペースを構成し、マスク層13から外れた部位では、開口部32aの底部にレジストパターンの薄膜が存在する。一方、大マスクパターン23は、レジストパターン32によって被覆されている。
Such a
A method for producing an imprint mold of the present invention using such a mold base 12 'and the
次に、レジストパターン32をエッチングマスクとしてマスク層13をエッチングし、その後、レジストパターン32を除去することにより、微細マスクパターン13′をモールド用基材12′上に形成する(図12(B))。このように形成された微細マスクパターン13′は、閉ループ構造を有しておらず、図示例では、ライン/スペース形状となっている。また、レジストパターン32をエッチングマスクとしたエッチングでは、大マスクパターン23はレジストパターン32によって被覆されているので、エッチングされることなく、形成時の形状が維持される。
次に、微細マスクパターン13′および大マスクパターン23をエッチングマスクとしてモールド用基材12′をエッチングすることにより、微細パターン14と大パターン24とを備えたインプリントモールド11′を作製する(図12(C))。このように形成された微細パターン14は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンを有するものであり、一方、大パターン24は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法以上の寸法を有するものである。
このような本発明では、閉ループ構造を除去する工程を設けることなく、不要な閉ループが存在せず、かつ、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の微細パターンと、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法以上の寸法の大パターンとを備えたインプリントモールドを高い歩留りで製造することが可能となる。
Next, the
Next, the mold substrate 12 'is etched using the fine mask pattern 13' and the
In the present invention, a process for removing the closed loop structure is not provided, there is no unnecessary closed loop, and a fine pattern having a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by the lithography method, and pattern formation by the lithography method. It is possible to manufacture an imprint mold having a large pattern having a dimension larger than the minimum possible dimension with a high yield.
[他の実施形態]
上述の実施形態では、プレモールド1は、同じ形状、寸法で複数の凸状パターン4を備えるものであるが、本発明において使用するプレモールドは、具備する凸状パターンの凸部の幅が、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法であればよく、凸状パターンが有する閉ループ構造により画定される空間の平面視形状の寸法は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満でなくてもよく、適宜設定することができる。したがって、プレモールドは、形状が異なる複数種の凸状パターンを備えるものであってもよい。また、これに対応して、モールド用基材が備えるマスク層の平面視形状も、適宜設定することができる。以下に、上述のプレモールド1、モールド用基材12,12′と異なる他の態様のプレモールド、モールド用基材を使用した場合のインプリントモールドの製造方法について説明する。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the
図14は、他の態様のプレモールド、モールド用基材を使用した場合の本発明のインプリントモールドの製造方法を説明するための平面図である。
図14(A)に示されるように、プレモールド101は、基材102の一の面102aに、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する複数の凸状パターン104を備えている。この凸状パターン104は、閉ループ構造により画定される空間の平面視形状が異なる3種の凸状パターン104a,104b,104cを有している。これらの凸状パターン104a,104b,104cは、凸部の幅がリソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法である。
また、図14(B)に示されるように、モールド用基材112は、その一の面112aにマスク層113を備えている。このマスク層113は、上記のプレモールド101の各凸状パターン104において閉ループ構造により画定される空間(図14(B)では、凸状パターン104を一点鎖線で示し、閉ループ構造により画定される空間に斜線を付して示している)と一部重ならないような平面視形状を有するものである。この例では、各凸状パターン104の閉ループ構造により画定される空間の両端部と、マスク層113とが重ならないように設定されている。
FIG. 14 is a plan view for explaining a method for producing an imprint mold of the present invention when a pre-mold and a mold base material according to another embodiment are used.
As shown in FIG. 14A, the pre-mold 101 includes a plurality of concave and convex patterns having a closed-loop structure that are less than a minimum dimension that can be patterned by a lithography method on one
As shown in FIG. 14B, the
このようなプレモールド101とモールド用基材112とを用いた本発明のインプリントモールドの製造方法は、上述のプレモールド1およびモールド用基材12を使用した例と同様に行うことができる。このプレモールド101とモールド用基材112とを用いたインプリントモールドの製造方法において、形成したレジストパターンをエッチングマスクとしてマスク層113をエッチングして形成した微細マスクパターン113′は、図14(C)に示すように、寸法の異なる微細なパターンとなる。そして、微細マスクパターン113′をエッチングマスクとしてモールド用基材112をエッチングすることにより、不要な閉ループが存在せず、かつ、寸法の異なる微細な凹凸パターンを備えたインプリントモールドを製造することができる。
The imprint mold manufacturing method of the present invention using such a
図15は、他の態様のプレモールド、モールド用基材を使用した場合の本発明のインプリントモールドの製造方法を説明するための平面図である。
図15(A)に示されるように、プレモールド201は、基材202の一の面202aに、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する複数の凸状パターン204を備えている。この凸状パターン204は、閉ループ構造により画定される空間の平面視形状が異なる3種の凸状パターン204a,204b,204cを有している。これらの凸状パターン204a,204b,204cは、凸部の幅がリソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法である。
FIG. 15 is a plan view for explaining a method for producing an imprint mold of the present invention when a pre-mold and a mold base material according to another embodiment are used.
As shown in FIG. 15A, the pre-mold 201 has a plurality of concave and convex patterns having a closed-loop structure with a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by a lithography method on one
また、図15(B)に示されるように、モールド用基材212は、その一の面212aにマスク層213と大マスクパターン223を備えている。すなわち、モールド用基材212は、微細パターンとともに大パターンを有するインプリントモールドを製造するためのモールド用基材の例である。このモールド用基材212において、マスク層213は、上記のプレモールド201の各凸状パターン204において閉ループ構造により画定される空間(図15(B)では、凸状パターン204を一点鎖線で示し、閉ループ構造により画定される空間に斜線を付して示している)と一部重ならないような平面視形状を有するものである。また、大マスクパターン223は、マスク層213が位置する面212aに位置し、かつ、プレモールド201とモールド用基材212とを近接させたときに、プレモールド201の凸状パターン204と重ならない部位に位置している。
As shown in FIG. 15B, the
このようなプレモールド201とモールド用基材212とを用いた本発明のインプリントモールドの製造方法は、上述のプレモールド1およびモールド用基材12′を使用した例と同様に行うことができる。このプレモールド201とモールド用基材212とを用いたインプリントモールドの製造方法において、形成したレジストパターンをエッチングマスクとしてマスク層213をエッチングして形成した微細マスクパターン213′は、図15(C)に示すように、寸法の異なる微細なパターンとなる。また、大マスクパターン223は、エッチングされることなく形成時の形状が維持される。
次に、微細マスクパターン213′および大マスクパターン223をエッチングマスクとしてモールド用基材212をエッチングすることにより、不要な閉ループが存在せず、かつ、寸法の異なる微細な凹凸パターンと大パターンを備えたインプリントモールドを高い歩留りで製造することができる。
The imprint mold manufacturing method of the present invention using such a
Next, the
図16は、他の態様のプレモールド、モールド用基材を使用した場合の本発明のインプリントモールドの製造方法を説明するための平面図である。
図16(A)に示されるように、プレモールド301は、基材302の一の面302aに、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する複数の凸状パターン304を備えている。この凸状パターン304は、閉ループ構造により画定される空間の平面視形状が異なる2種の凸状パターン304a,304bを有しており、隣り合う凸状パターン304aは長手方向に沿って所望の寸法でずれた状態となっている。これらの凸状パターン304a,304bは、凸部の幅がリソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法である。
また、図16(B)に示されるように、モールド用基材312は、その一の面312aにマスク層313と大マスクパターン323を備えている。
このモールド用基材312は、微細パターンとともに大パターンを有するインプリントモールドを製造するためのモールド用基材の例であり、大パターンは微細パターンと協同して所定の機能を発現する例である。モールド用基材312において、マスク層313は、上記のプレモールド301の各凸状パターン304において閉ループ構造により画定される空間(図16(B)では、凸状パターン304を一点鎖線で示し、閉ループ構造により画定される空間に斜線を付して示している)と一部重ならないような平面視形状を有するものである。図示例では、凸状パターン304aは、閉ループ構造により画定される空間の一方の端部と、マスク層313とが重ならないように設定されている。また、大マスクパターン323は、接続部315を介してマスク層313と連続したものであり、マスク層313が位置する面312aに位置し、かつ、プレモールド301とモールド用基材312とを近接させたときに、プレモールド301の凸状パターン304と重ならない部位に位置している。尚、接続部315は、マスク層313、大マスクパターン323の形成と同時に形成する。
FIG. 16: is a top view for demonstrating the manufacturing method of the imprint mold of this invention at the time of using the premold of another aspect, and the base material for molds.
As shown in FIG. 16 (A), the pre-mold 301 has a plurality of concave and convex patterns having a closed loop structure on a
As shown in FIG. 16B, the
This
このようなプレモールド301とモールド用基材312とを用いた本発明のインプリントモールドの製造方法は、上述のプレモールド1およびモールド用基材12′を使用した例と同様に行うことができる。このプレモールド301とモールド用基材312とを用いたインプリントモールドの製造方法において、形成したレジストパターンをエッチングマスクとしてマスク層313をエッチングして形成した微細マスクパターン313′は、図16(C)に示すように、屈曲しならが連続するパターン313′aと、屈曲したパターン313′aの間に位置するストライプ状のパターン313′bとからなる。また、接続部315と大マスクパターン323は、エッチングされることなく形成時の形状が維持されており、大マスクパターン323は、接続部315を介してパターン313′に連続している。
次に、微細マスクパターン313′、接続部315および大マスクパターン323をエッチングマスクとしてモールド用基材312をエッチングすることにより、不要な閉ループが存在せず、かつ、微細な凹凸パターンと大パターンを備えたインプリントモールドを高い歩留りで製造することができる。
The imprint mold manufacturing method of the present invention using such a
Next, the
図17は、他の態様のプレモールド、モールド用基材を使用した場合の本発明のインプリントモールドの製造方法を説明するための平面図である。
図17(A)に示されるように、プレモールド401は、基材402の一の面402aに、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する複数の凸状パターン404を備えている。この凸状パターン404は、閉ループ構造により画定される空間の平面視形状が、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法以上の寸法を有する所望形状となっており、一方、凸状パターン404の凸部の幅は、リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法である。
また、図17(B)に示されるように、モールド用基材412は、その一の面412aに方形環状のマスク層413を備えている。このマスク層413は、上記のプレモールド401の凸状パターン404において閉ループ構造により画定される空間(図17(B)では、凸状パターン404を一点鎖線で示し、閉ループ構造により画定される空間に斜線を付して示している)と一部重ならないような平面視形状を有するものである。
FIG. 17: is a top view for demonstrating the manufacturing method of the imprint mold of this invention at the time of using the premold of another aspect and the base material for molds.
As shown in FIG. 17A, the pre-mold 401 includes a plurality of concave and convex patterns having a closed loop structure on a
As shown in FIG. 17B, the
このようなプレモールド401とモールド用基材412とを用いた本発明のインプリントモールドの製造方法は、上述のプレモールド1およびモールド用基材12を使用した例と同様に行うことができる。このプレモールド401とモールド用基材412とを用いたインプリントモールドの製造方法において、形成したレジストパターンをエッチングマスクとしてマスク層413をエッチングして形成した微細マスクパターン413′は、図17(C)に示すように、方形環状のマスク層413の一部を微細幅で切断したパターンとなる。そして、微細マスクパターン413′をエッチングマスクとしてモールド用基材412をエッチングすることにより、不要な閉ループが存在せず、かつ、微細な凹凸パターンを備えたインプリントモールドを製造することができる。
ここで、図3〜図5を参照して説明したプレモールドの製造例について、上記の図15(A)に示される凸状パターン204を備えるプレモールド201を例として、さらに説明する。
The imprint mold manufacturing method of the present invention using such a
Here, the manufacturing example of the pre-mold described with reference to FIGS. 3 to 5 will be further described using the pre-mold 201 including the
図18は、上記の図3(D)および図4(D)に示したエッチバック後の状態(残存する芯材パターン5′の側壁のみに側壁パターン7を形成した状態)を示す斜視図である。図18(A)では、所望の微細形状である芯材パターン5′の側壁を囲むように側壁パターン7が位置している。また、図18(B)では、所望の微細形状に形成された開口部5′aを有する芯材パターン5′の開口部5′aの側壁に側壁パターン7が位置している。図18(A)に示されるような態様は、例えば、ネガ型の電子線感応型レジストを使用して芯材パターン5(図3(A)、図4(A)参照)を形成する部位を電子線描画して現像し、その後、スリミング処理を行い芯材パターン5′を形成することにより実施することができる。一方、図18(B)に示されるような態様は、例えば、ポジ型の電子線感応型レジストを使用して開口部を形成する部位を電子線描画(スリミング処理を行う場合は、スリミング処理後の寸法を考慮する)して現像して、開口部5′aを有する芯材パターン5′を形成することにより実施することができる。
上述の本発明の実施形態は例示であり、本発明のインプリントモールドの製造方法は、これらの実施形態に限定されるものではない。
FIG. 18 is a perspective view showing a state after the etch back shown in FIGS. 3D and 4D (a state in which the
The above-described embodiments of the present invention are exemplifications, and the imprint mold manufacturing method of the present invention is not limited to these embodiments.
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
<プレモールドの準備>
プレモールド用基材として、外形が6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板を準備した。このプレモールド用基材の一方の面にクロムをスパッタリング法で成膜して厚さ5nmのクロム層をマスク層として形成した。
次に、上記のクロム層上に電子線感応型レジストをスピンコート法で塗布し、このレジスト層を電子線描画し、現像することにより、メサ構造の平面上に1000本の芯材パターン(厚み50nm)を形成した。この芯材パターンは、パターン幅30nm、ハーフピッチ30nm、ライン長3000μmのライン&スペース形状とした(図3(A)参照)。
次に、この芯材パターンを酸素プラズマでドライエッチングしてスリミングし、各芯材パターンのパターン幅を15nm、各芯材パターンの厚みを43nmとした(図3(B)参照)。
上記のスリミングした芯材パターンを被覆するようにクロム層上に、側壁材料膜としてALD法により酸化珪素膜(厚み15nm)を成膜した(図4(C)参照)。
次いで、CF4ガスを用いて酸化珪素の側壁材料膜の全面をドライエッチングによりエッチバックし、芯材パターンの上面とクロム層を露出させた。これにより、芯材パターンの側壁のみに酸化珪素の側壁材料膜を残して側壁パターンを形成した(図4(D)参照)。
Next, the present invention will be described in more detail with specific examples.
<Pre-mold preparation>
A synthetic quartz glass substrate having an outer shape of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches was prepared as a premold substrate. A chromium film having a thickness of 5 nm was formed as a mask layer by forming a film of chromium on one surface of the premold base material by a sputtering method.
Next, an electron beam sensitive resist is applied onto the chromium layer by a spin coating method, and the resist layer is drawn with an electron beam and developed, whereby 1000 core material patterns (thicknesses) are formed on the plane of the mesa structure. 50 nm). The core material pattern had a line and space shape with a pattern width of 30 nm, a half pitch of 30 nm, and a line length of 3000 μm (see FIG. 3A).
Next, the core material pattern was slimmed by dry etching with oxygen plasma, and the pattern width of each core material pattern was set to 15 nm, and the thickness of each core material pattern was set to 43 nm (see FIG. 3B).
A silicon oxide film (thickness: 15 nm) was formed as a sidewall material film on the chromium layer by the ALD method so as to cover the slimmed core material pattern (see FIG. 4C).
Next, the entire surface of the silicon oxide sidewall material film was etched back by dry etching using CF 4 gas to expose the upper surface of the core material pattern and the chromium layer. Thus, the sidewall pattern was formed by leaving the sidewall material film of silicon oxide only on the sidewall of the core material pattern (see FIG. 4D).
次に、酸素含有ガスを用いたプラズマアッシングにより選択的に芯材パターンを除去し、クロム層上に酸化珪素の側壁パターンが存在する状態とした(図5(A)参照)。形成した側壁パターンは、幅15nm、高さ15nm、ハーフピッチ15nmのライン&スペース形状であり、パターンの端部には閉ループ構造が存在するものであった。
次いで、側壁パターンをエッチングマスクとして、クロム層をドライエッチング(エッチングガス:Cl2+O2)し、その後、側壁パターンを除去して、マスクパターンを形成した(図5(B)参照)。その後、マスクパターンをエッチングマスクとして、CF4ガスを用いてプレモールド用基材をドライエッチングした。これにより、幅15nm、高さ35nmのライン状のパターンがハーフピッチ15nmでライン&スペース形状に配列され、隣接するライン状のパターンが2本を一単位として両端部が連結されて無終端の連続した凸状パターンとされて、閉ループ構造を有する複数の凸状パターンを備えたプレモールドが作製された(図1参照)。
Next, the core material pattern was selectively removed by plasma ashing using an oxygen-containing gas so that a side wall pattern of silicon oxide was present on the chromium layer (see FIG. 5A). The formed side wall pattern had a line and space shape with a width of 15 nm, a height of 15 nm, and a half pitch of 15 nm, and a closed loop structure was present at the end of the pattern.
Next, using the sidewall pattern as an etching mask, the chromium layer was dry etched (etching gas: Cl 2 + O 2 ), and then the sidewall pattern was removed to form a mask pattern (see FIG. 5B). Thereafter, the premold substrate was dry-etched using CF 4 gas using the mask pattern as an etching mask. As a result, a line-shaped pattern having a width of 15 nm and a height of 35 nm is arranged in a line & space shape with a half pitch of 15 nm, and two adjacent line-shaped patterns are connected as one unit, and both end portions are connected to each other without end. Thus, a pre-mold having a plurality of convex patterns having a closed loop structure was produced (see FIG. 1).
<モールド用基材の準備>
一方、モールド用基材として、外形が6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板を準備した。このモールド用基材は、中央に26mm×23mmの形状で高さ30μmの凸構造部を備えたメサ構造であった。このモールド用基材のメサ構造を有する面にクロムをスパッタリング法で成膜して厚さ5nmのクロム層を形成した。次いで、凸構造部に位置するクロム層上に、インクジェットヘッドから光硬化性レジストを液滴として供給し、所望の凹凸構造を有するモールドを近接させてクロム層とモールドとの間に光硬化性レジストを展開し、この状態で光照射を行って光硬化性レジストを硬化し、その後、モールドを引き離すことにより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としてクロム層をドライエッチング(エッチングガス:Cl2+O2)した。これにより、長方形状のマスク層(70μm×2900μm)と、このマスク層の長さ70μmの辺から10μm離間するように位置する大マスクパターン(3μm×3μm)を形成した。形成したマスク層は、上記のプレモールドの各凸状パターンにおいて閉ループ構造により画定される空間(幅15nm、長さ約3000μm)の長手方向の両端部が重ならないような平面視形状を有するものとした。また、大マスクパターンは、上記のプレモールドの各凸状パターンと重ならない位置に存在するものとした(図11参照)。
<Preparation of mold substrate>
On the other hand, a synthetic quartz glass substrate having an outer shape of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches was prepared as a mold substrate. This mold base material had a mesa structure with a convex structure part having a shape of 26 mm × 23 mm and a height of 30 μm at the center. A chromium layer having a thickness of 5 nm was formed by forming a film of chromium on the surface having the mesa structure of the mold base by a sputtering method. Next, a photocurable resist is supplied as droplets from the inkjet head onto the chromium layer located in the convex structure, and a mold having a desired uneven structure is brought close to the photocurable resist between the chromium layer and the mold. In this state, the photo-curable resist is cured by irradiating light, and then a resist pattern is formed by separating the mold, and the chromium layer is dry-etched using this resist pattern as an etching mask (etching gas: Cl 2 + O 2 ). Thus, a rectangular mask layer (70 μm × 2900 μm) and a large mask pattern (3 μm × 3 μm) positioned so as to be 10 μm apart from the side of the mask layer having a length of 70 μm were formed. The formed mask layer has a plan view shape such that both ends in the longitudinal direction of the space (width 15 nm, length about 3000 μm) defined by the closed loop structure in each convex pattern of the pre-mold do not overlap. did. Moreover, the large mask pattern shall exist in the position which does not overlap with each convex pattern of said premold (refer FIG. 11).
<インプリントモールドの作製>
上記のようにマスク層を形成したモールド用基材のマスク層形成面側に、インクジェットヘッドから光硬化性レジストを液滴として供給し、上記のプレモールドの各凸状パターンの閉ループ構造により画定される空間の両端部がマスク層と重ならないように位置合わせを行ってプレモールドとモールド用基材を近接させ、光硬化性レジストを展開した。
次に、プレモールド側から光照射を行って光硬化性レジストを硬化させ、その後、プレモールドを離間して、レジストパターンを形成した(図12(A)参照)。
次いで、レジストパターンをエッチングマスクとしてマスク層をドライエッチング(エッチングガス:Cl2+O2)し、レジストパターンを除去して微細マスクパターンを形成した。これにより、モールド用基材上には、形成された微細マスクパターンと、大マスクパターンが存在する状態となった(図12(B)参照)。その後、微細マスクパターンおよび大マスクパターンをエッチングマスクとして、CF4ガスを用いてモールド用基材をドライエッチングした。これにより、ハーフピッチ15nmのライン&スペース形状の微細パターンと、3μm×3μmの大パターンを備えたインプリントモールドが得られた。
<Production of imprint mold>
A photocurable resist is supplied as droplets from the inkjet head to the mask layer forming surface side of the mold substrate on which the mask layer is formed as described above, and is defined by the closed loop structure of each convex pattern of the premold. Positioning was performed so that both end portions of the space to be overlapped with the mask layer, the premold and the mold base were brought close to each other, and a photocurable resist was developed.
Next, light irradiation was performed from the premold side to cure the photocurable resist, and then the premold was separated to form a resist pattern (see FIG. 12A).
Next, the mask layer was dry etched (etching gas: Cl 2 + O 2 ) using the resist pattern as an etching mask, and the resist pattern was removed to form a fine mask pattern. As a result, the formed fine mask pattern and the large mask pattern were present on the mold substrate (see FIG. 12B). Thereafter, the mold substrate was dry-etched using CF 4 gas using the fine mask pattern and large mask pattern as an etching mask. As a result, an imprint mold having a fine pattern with a line & space shape with a half pitch of 15 nm and a large pattern of 3 μm × 3 μm was obtained.
リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法のパターン形成が必要な種々の製造分野、および、形成したパターン構造体を用いて被加工体へ加工を行う種々の製造分野に適用可能である。 The present invention can be applied to various manufacturing fields that require pattern formation with a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by a lithography method, and various manufacturing fields that process a workpiece using the formed pattern structure.
1,101,201,301,401…プレモールド
4,104,204,304,404…凸状パターン
12,112,212,312,412…モールド用基材
13,113,213,313,413…マスク層
13′,113′,213′,313′,413′…微細マスクパターン
23,223,323…大マスクパターン
32…レジストパターン
5,5′…芯材パターン
6…側壁材料膜
7…側壁パターン
1, 101, 201, 301, 401 ... Pre-mold 4, 104, 204, 304, 404 ...
Claims (5)
前記最小寸法未満の寸法の凹凸パターンであって閉ループ構造を有する1以上の凸状パターンを備えるプレモールドと、該プレモールドの凸状パターンにおいて閉ループ構造により画定される空間と一部重ならないような平面視形状を有するマスク層を一の面に備えるモールド用基材と、を準備する工程と、
前記プレモールドと前記モールド用基材とを、前記プレモールドの凸状パターンの閉ループ構造により画定される空間と前記マスク層が一部重ならないように位置合わせを行って近接させて、前記プレモールドと前記モールド用基材との間に供給したレジストを展開し、該レジストを硬化させた後に、前記プレモールドを離間して、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとして前記マスク層をエッチングして、微細マスクパターンを形成する工程と、
前記微細マスクパターンをエッチングマスクとして前記モールド用基材をエッチングして前記微細パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。 In a method for producing an imprint mold having a fine pattern having a concavo-convex pattern having a dimension less than the minimum dimension that can be patterned by a lithography method,
A pre-mold having at least one convex pattern having a closed-loop structure, which is a concavo-convex pattern having a dimension less than the minimum dimension, and does not partially overlap a space defined by the closed-loop structure in the convex pattern of the pre-mold A step of preparing a mold base material provided with a mask layer having a planar view shape on one surface;
The premold and the mold base material are aligned so as to be close to each other so that the space defined by the closed loop structure of the convex pattern of the premold and the mask layer do not overlap, and the premold And developing the resist supplied between the mold base and curing the resist, separating the pre-mold and forming a resist pattern;
Etching the mask layer using the resist pattern as an etching mask to form a fine mask pattern;
And a step of forming the fine pattern by etching the base material for mold using the fine mask pattern as an etching mask.
少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、
前記側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、
前記芯材パターンを除去し、
前記側壁パターンをエッチングマスクとして前記マスク層をエッチングしてマスクパターンを形成し、
前記マスクパターンをエッチングマスクとして前記プレモールド用基材をエッチングすることにより、前記プレモールドを作製することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインプリントモールドの製造方法。 A core material pattern is formed on the mask layer located on one surface of the premold substrate,
Forming a sidewall material film so as to cover at least the core material pattern;
Etching is performed on the sidewall material film and the core material pattern, and a sidewall pattern made of the sidewall material film is formed on the sidewall of the remaining core material pattern,
Removing the core pattern,
Etching the mask layer using the sidewall pattern as an etching mask to form a mask pattern;
The imprint mold manufacturing method according to claim 1, wherein the premold is manufactured by etching the base material for premold using the mask pattern as an etching mask.
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