JP2015115461A - 微細構造体の欠陥修正方法および製造方法 - Google Patents

微細構造体の欠陥修正方法および製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンやフォトマスクのマスクパターンのような微細構造体の欠損欠陥部を、より容易に修正することが可能な微細構造体の欠陥修正方法を提供すること、および、該欠損欠陥部が修正された微細構造体を得ることが可能な微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 原子層堆積法により、微細構造体の欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜を形成する工程と、等方性エッチングにより、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を除去する工程と、を順に用いることにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、微細構造体の欠陥修正方法および製造方法に関するものであり、特に、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンの欠陥修正方法および製造方法、および、フォトマスクの欠陥修正方法および製造方法に関するものである。
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。
また、さらなる微細化に対応するために、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)を使う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(例えば、特許文献1、2)。
ここで、従来、フォトマスクの製造においては、必要なマスクパターンの一部が失われた欠損欠陥(白欠陥とも呼ばれる)を生じることがあり、この欠損欠陥部に対して、例えば、電子線とデポジション用ガスを用いて修正材を堆積する工程を、欠損欠陥(白欠陥)の修正工程と呼んでいる(例えば、特許文献3)。
そして、上記のような欠損欠陥は、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンにおいても生じるものである。
特表2004−504718号公報 特開2002−93748号公報 特開2004−294613号公報 特許第4523661号公報
従来のフォトマスクの欠損欠陥の修正においては、まず、欠陥検査機等を用いてマスクパターンの欠損欠陥部を検出し、その位置やサイズを特定して、欠損欠陥部ごとに修正材を堆積するという方法によって欠損欠陥部を修正していた。
しかしながら、この従来の方法では、欠損欠陥部の数が多くなるに伴って欠陥修正にかかる時間も膨大となり、製造コストを増大させる要因になるという問題があった。
また、マスクパターンの微細化に伴って、マスクパターンの欠損欠陥部も微細なサイズとなり、従来のフォトマスク用の欠陥検査機では、欠損欠陥部を精度良く検出することが困難になってきているという問題もある。
さらに、ナノインプリント用テンプレートに形成される転写パターンのサイズ(幅寸法)は、一般に、フォトマスクに形成されるマスクパターンの1/4以下のサイズになることから、これに伴って転写パターンの欠損欠陥も微細なサイズとなり、従来のように、欠損欠陥の位置やサイズを特定し、特定した欠損欠陥ごとに修正材を堆積するという方法によって欠損欠陥を修正することは困難であるという問題もある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンやフォトマスクのマスクパターンのような微細構造体の欠損欠陥部を、より容易に修正することが可能な微細構造体の欠陥修正方法を提供すること、および、該欠損欠陥部が修正された微細構造体を得ることが可能な微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、種々研究した結果、原子層堆積法により微細構造体の欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜を形成する工程と、等方性エッチングにより、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を除去する工程と、を順に用いることにより、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。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、凸形状の微細構造体の欠陥修正方法であって、原子層堆積法により、前記微細構造体の欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜を形成する工程と、等方性エッチングにより、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を除去する工程と、を順に備えることを特徴とする微細構造体の欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項2に係る発明は、前記欠損欠陥部が、互いに対向する側面を有しており、前記互いに対向する側面間の距離が、前記欠陥補修膜の膜厚の2倍未満であることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項3に係る発明は、前記微細構造体が同一平面上に複数個存在し、前記欠陥補修膜の膜厚が、一の前記微細構造体と他の前記微細構造体との間の最短距離の1/2未満の大きさであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の微細構造体の欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の微細構造体の欠陥修正方法を用いた欠陥修正工程を含むことを特徴とする微細構造体の製造方法である。
また、本発明の請求項5に係る発明は、第1の微細構造体を用いて前記第1の微細構造体とは凹凸形状が反転した第2の微細構造体を製造する微細構造体の製造方法であって、原子層堆積法により、前記第1の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第1の欠陥補修膜を形成する工程と、等方性エッチングにより、前記第1の微細構造体の欠損欠陥部に充填された前記第1の欠陥補修膜以外の前記第1の欠陥補修膜を除去する工程と、を順に備える微細構造体の製造方法により、前記欠損欠陥部が修正された第1の微細構造体を製造し、前記欠損欠陥部が修正された第1の微細構造体を用いて前記第1の微細構造体とは凹凸形状が反転した第2の微細構造体を形成する工程と、原子層堆積法により、前記第2の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第2の欠陥補修膜を形成する工程と、等方性エッチングにより、前記第2の微細構造体の欠損欠陥部に前記第2の欠陥補修膜を充填した状態で、前記第2の微細構造体の欠損欠陥部に充填された前記第2の欠陥補修膜以外の前記第2の欠陥補修膜を除去する工程と、を順に備える微細構造体の製造方法により、前記欠損欠陥部が修正された第2の微細構造体を製造することを特徴とする微細構造体の製造方法である。
本発明に係る微細構造体の修正方法によれば、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンやフォトマスクのマスクパターンのような微細構造体に生じた欠損欠陥部を、例え多数の欠損欠陥部が生じていても修正にかかる時間を増大させることなく、より容易に修正することができる。
また、本発明に係る微細構造体の製造方法によれば、一定のサイズ以下の欠損欠陥部が修正された微細構造体を製造することができる。
本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法の第1の実施形態の一例の工程を説明するための概略平面図である。 図2に示す本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法の第1の実施形態の一例の工程を説明するための概略断面図である。 本発明に係る欠陥補修膜が欠損欠陥部を充填する様子を説明する図である。 欠損欠陥の形態例を示す説明図である。 本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法の第2の実施形態の一例の工程を説明するための概略平面図である。 図6に示す本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法の第2の実施形態の一例の工程を説明するための概略断面図である。 本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の一例を示す概略工程図である。 図9に続く本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の一例を示す概略工程図である。 本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の他の例を示す概略工程図である。 図11に続く本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の他の例を示す概略工程図である。 本発明に係る微細構造体の製造方法の第2の実施形態の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る微細構造体の製造方法の第2の実施形態における、第2の微細構造体形成のための樹脂パターンの形成方法の一例を示す概略工程図である。
以下、本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法および製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
<微細構造体の欠陥修正方法>
まず、本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法について説明する。
図1は、本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法の一例を示すフローチャートである。
図1に示すように、本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法は、凸形状の微細構造体の欠陥修正方法であって、原子層堆積法により微細構造体の欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜を形成する工程(S1)と、等方性エッチングにより前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を除去する工程(S2)と、を順に備えるものである。
(第1の実施形態)
まず、欠陥修正しようとする微細構造体が、孤立したラインパターンやホールパターンの形態を有する場合について説明する。
図2は、本実施形態に係る欠陥修正方法の一例を説明するための概略平面図である。また、図3は、図2に示す本実施形態に係る欠陥修正方法の一例を説明するための概略断面図である。
ここで、図3(a)、(b)、(c)が、それぞれ、図2(a)、(b)、(c)におけるA−A断面図に相当する。
例えば、図2(a)および図3(a)に示すように、部材10の基部21上に、本来、一の孤立したラインパターンとして設計された凸形状の微細構造体があり、該ラインパターンが、欠損欠陥部41aによってラインパターン部31aとラインパターン部31bに分断されている場合、本発明においては、まず、図2(b)および図3(b)に示すように、欠損欠陥部41aを充填する欠陥補修膜51を原子層堆積法により形成し、次いで、図2(c)および図3(c)に示すように、欠損欠陥部41aに充填された欠陥補修膜51a以外の欠陥補修膜51を等方性エッチングにより除去する。
この一連の欠陥修正工程により、欠損欠陥部41aが欠陥補修膜51aによって修正された微細構造体を有する部材1を得ることができる。
ここで、部材10および部材1がフォトマスクの場合には、上記の微細構造体がマスクパターンに相当し、部材10および部材1がナノインプリント用テンプレートの場合には、上記の微細構造体が転写パターンに相当する。
なお、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンは、通常、ナノインプリント用テンプレートの基部と同じ材料から構成されるが、図2および図3においては、微細構造体の部分を判別容易とするために、斜線で示している。
上記の原子層堆積法(ALD法:Atomic Layer Deposition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の2種類のガスを交互に用いて、基板上に原子層単位で薄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)。
例えば、原子層堆積法を用いて酸化シリコン(SiOx)膜を形成する場合には、シリコン(Si)を含む原料ガスと、酸素(O)を含む反応ガスを用いることで形成することができる。
反応ガスには複数種の元素を含むガスを用いても良い。例えば、シリコン(Si)を含む原料ガスと、酸素(O)および窒素(N)を含む反応ガスを用いて、シリコン酸窒化(SiON)膜を形成することや、シリコン(Si)を含む原料ガスと、酸素(O)およびフッ素(F)を含む反応ガスを用いて、フッ素含有シリコン酸化膜(SiOF)膜を形成することもできる。
また、水(H2O)やオゾン(O3)、O2プラズマも反応種として用いることができる。
原子層堆積法により形成する原子層堆積膜は、高い膜厚均一性、緻密性に加えて高い形状追従性(段差被覆性、ステップカバレッジとも言う)を有するため、原子層堆積法を用いて欠陥補修膜51を形成する場合は、図3(b)に示すように、その膜厚T1の大きさを欠損欠陥部41aのサイズL1の1/2以上の大きさにすることによって、欠陥補修膜51で欠損欠陥部41aを確実に充填することができる。
上記について、図4を用いて、より詳しく説明する。図4は、本発明に係る欠陥補修膜が欠損欠陥部を充填する様子を説明する図である。
例えば、図4(a)に示すように、原子層堆積法を用いて形成した欠陥補修膜51の膜厚T1が、ラインパターン部31aとラインパターン部31bの間の欠損欠陥部のサイズL1の1/2未満の大きさである場合(すなわち、T1<1/2×L1である場合)には、原子層堆積法により形成される原子層堆積膜は高い形状追従性を有するため、前記欠損欠陥部の側面および底面も、同一膜厚(T1)の欠陥補修膜51で被覆されることになる。
それゆえ、この場合には、前記欠損欠陥部の内部を欠陥補修膜51で完全に充填する状態には至らず、(L1−2×T1)のサイズの開口を有する凹部が形成されるに留まってしまう。
一方、図4(b)に示すように、原子層堆積法を用いて形成した欠陥補修膜51の膜厚T1が、ラインパターン部31aとラインパターン部31bの間の欠損欠陥部のサイズL1の1/2以上の大きさである場合(すなわち、T1≧1/2×L1である場合)には、前記欠損欠陥部において互いに対向する側面に形成される欠陥補修膜51は、成膜の進行に伴って膜厚が増大し、やがて互いに接触することになる。
それゆえ、この場合には、前記欠損欠陥部内を、欠陥補修膜51によって完全に充填することができる。
そして、上記のように、原子層堆積法により形成される原子層堆積膜は高い形状追従性を有するため、図3(b)に示すように、欠損欠陥部41aに充填された欠陥補修膜51a以外の欠陥補修膜51の膜厚は、全て同一膜厚(T1)になる。
それゆえ、等方性エッチングにより、欠損欠陥部41aに充填された欠陥補修膜51a以外の欠陥補修膜51を除去することにより、図2(c)および図3(c)に示すように、欠損欠陥部41aが欠陥補修膜51aによって修正された微細構造体を得ることができる。
本発明においては、例えば、欠陥補修膜51を、金属の酸化物や窒化物を含む材料から構成することができ、上記の金属の酸化物や窒化物を等方的にエッチング可能な液体や気体を用いたエッチングにより、欠陥補修膜51を等方性エッチングすることができる。
例えば、欠陥補修膜51として、チタン(Ti)、ランタン(La)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、ニオブ(Nb)、コバルト(Co)、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)の酸化物や窒化物を含む材料を挙げることができる。そして、例えば、ウェットエッチング液に、硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いることで、等方性エッチングを施すことができる。
本発明に係る欠陥修正方法をフォトマスクのマスクパターンに適用する場合、上述した金属の酸化物や窒化物を含む材料を欠陥補修膜51に用いることで、金属等から構成されるマスクパターンの欠損欠陥を修正することができる。
また、本発明においては、例えば、欠陥補修膜51を、酸化シリコンを含む材料から構成することができ、フッ酸を含む水溶液を用いたウェットエッチングにより、欠陥補修膜51を等方性エッチングすることができる。
本発明に係る欠陥修正方法をナノインプリント用テンプレートの転写パターンに適用する場合、ナノインプリント用テンプレートの材料には、石英ガラスが用いられることが多いため、欠損欠陥部を、酸化シリコンを含む材料、特に、組成比が酸素:シリコン=2:1となる材料で充填することが、好ましい。
石英ガラスと同様に紫外線を透過することができるため、インプリント工程において、他の転写パターンの部分と同様に、紫外線硬化性樹脂を硬化させることができるからである。また、紫外線硬化性樹脂との接触や離型においても、石英ガラスから構成された他の転写パターンの部分と同等の性質となることが期待されるからである。さらに、石英ガラスから構成された他の転写パターンの部分と同様の酸洗浄等を施すこともできるからである。
なお、通常、石英ガラスは、真空成膜された酸化シリコン膜よりも緻密な構造を有しており、真空成膜された酸化シリコン膜よりもウェットエッチング耐性が強い。それゆえ、このエッチング速度の違いを利用して、本発明において、テンプレートの材料に石英ガラスを用い、欠陥補修膜を酸化シリコン膜とした場合であっても、フッ酸を含む水溶液を用いたウェットエッチングにより、石英ガラスの部分には損傷を与えずに欠陥補修膜のみを除去することが可能である。
また、欠陥補修膜の組成比や成膜条件を調整することによっても、フッ酸を含む水溶液を用いたウェットエッチングにより、石英ガラスの部分には損傷を与えずに欠陥補修膜のみを除去することが可能である。
本発明においては、図2(a)に示す形態の欠損欠陥(一般に「断線」と呼ばれる)以外にも、互いに対向する側面を有している形態の欠損欠陥部であれば修正することができる。
上述のように、欠損欠陥部において互いに対向する側面に形成される欠陥補修膜は、成膜の進行に伴ってその膜厚が増大し、やがて互いに接触して、欠損欠陥部内を充填することになるからである。なお、上記の互いに対向する側面は、必ずしも平行の関係を有していなくても良い。
例えば、本発明においては、図5(a)に示す形態の欠損欠陥部41c(一般に「凹み」と呼ばれる)や、図5(b)に示す形態の欠損欠陥部41d(一般に「白点(ピンホール)」と呼ばれる)も修正することができる。図5(a)に示す欠損欠陥部41cは図面上下方向に互いに対向する側面を有しており、図5(b)に示す欠損欠陥部41dは閉じた領域ゆえ、一の側面には、必然的に対向する側面が存在するからである。
一方、本発明においては、図5(c)に示す形態の欠損欠陥部41e(一般に「段差(jog)」と呼ばれる)を修正することは困難である。対向する側面が存在しないからである。
また、本発明においては、上記のように修正可能な形態の欠損欠陥であれば、一定サイズ以下の欠損欠陥を一括して修正することができる。
すなわち、本発明においては、原理的に、互いに対向する側面間の距離が欠陥補修膜の厚みの2倍未満である欠損欠陥を、一括して修正することが可能である。欠損欠陥部において互いに対向する側面間の距離が、欠陥補修膜の厚みの2倍未満であれば、上述のように、欠損欠陥部内は欠陥補修膜によって完全に充填されるからである。
それゆえ、本発明によれば、例え、欠損欠陥部が欠陥検査機で検出することが困難な微細なサイズであっても、この欠損欠陥部を修正することができる。
例えば、欠陥補修膜の膜厚を欠陥検査機で検出することが困難なサイズの2倍以上にすることで、該欠陥検査機で検出することが困難なサイズ以下の欠損欠陥を一括して修正することができる。
このように本発明によれば、例え、微細構造体の欠損欠陥部が、欠陥検査機で検出することが困難な微細なサイズであっても、該欠損欠陥部を一括して修正することが可能である。
さらに、本発明によれば、一定のサイズ以下の欠損欠陥を一括して修正することが可能であることから、従来のように、欠損欠陥の位置やサイズを特定し、特定した欠損欠陥ごとに修正材を堆積するという方法によって欠損欠陥を修正する方法に比べて、格段に修正時間を短縮することができる。
(第2の実施形態)
次に、欠陥修正しようとする微細構造体が同一平面上に複数個存在する場合、例えば、フォトマスクのマスクパターンやナノインプリント用テンプレートの転写パターンが、ラインパターンやホールパターンを2個以上配列した形態を有する場合について説明する。
図6は、本実施形態に係る欠陥修正方法の一例を説明するための概略平面図である。また、図7は、図6に示す本実施形態に係る欠陥修正方法の一例を説明するための概略断面図であって、(a)は図6(b)におけるB−B断面図を、(b)は図6(b)におけるC−C断面図を、それぞれ示す。
なお、この図6および図7においても、上記の図2および図3と同様に、微細構造体の部分を判別容易とするために、斜線で示している。
例えば、図6(a)に示すように、部材11の基部22上に、ラインアンドスペースパターンを構成する複数個の微細構造体があって、その中の1本のラインパターンに欠損欠陥部42aがあり、該ラインパターンがラインパターン部34aとラインパターン部34bに分断されている場合、本発明において用いることができる欠陥補修膜52の膜厚は、該ラインアンドスペースパターンのスペース幅L2の1/2未満の大きさに制限される。
すなわち、欠陥修正しようとする微細構造体が、ラインパターンやホールパターンを2個以上配列した形態を有する場合、本発明においては、欠陥補修膜の膜厚が、一の前記微細構造体と他の前記微細構造体との間の最短距離の1/2未満の大きさに制限されることになる。
なぜならば、欠陥補修膜の膜厚が前記微細構造体間の最短距離の1/2以上の大きさとなるように欠陥補修膜を形成してしまうと、前記最短距離の微細構造体間が、欠陥補修膜で完全に充填されてしまい、その後、欠陥補修膜の厚みに相当するエッチング深さの等方性エッチングを施しても、前記最短距離の微細構造体間には欠陥補修膜が残ってしまうからである。
つまり、欠陥修正しようとする微細構造体が同一平面上に複数個存在する場合、本発明において修正可能な欠損欠陥部は、互いに対向する側面間の距離が、前記微細構造体間の最短距離未満の大きさのものに制限されることになる。
それゆえ、図6(a)に示すように、微細構造体がラインアンドスペースパターンを構成しており、その中の1本のラインパターンに欠損欠陥部42aがあり、該ラインパターンがラインパターン部34aとラインパターン部34bに分断されている場合には、欠損欠陥部42aの互いに対向する側面間の距離L3が、該ラインアンドスペースパターンのスペース幅L2よりも小さいという条件下(すなわち、L3<L2という条件下)において、本発明に係る欠陥修正方法を用いることができる。
この場合、まず、図6(b)に示すように、欠損欠陥部42aを充填する欠陥補修膜52を原子層堆積法により形成することになるが、この欠陥補修膜52の膜厚T2は、
1/2×L2>T2≧1/2×L3
の関係を満たすものに制限される。
欠陥補修膜52の膜厚T2が上記の関係を満たす範囲であれば、図7(a)に示すように、ラインアンドスペースパターンのスペース(幅L2)を完全に充填する状態にすることなく、図7(b)に示すように、欠損欠陥部42a(対向する側面間の距離L3)を欠陥補修膜52で完全に充填することができる。
そして、欠損欠陥部42aに充填された欠陥補修膜52a以外の欠陥補修膜52を等方性エッチングにより除去することで、図6(c)に示すように、欠損欠陥部42aが欠陥補修膜52aによって修正されたラインアンドスペースパターンの転写パターンを有するテンプレート2を得ることができる。
なお、本実施形態においても、上記の第1の実施形態と同様に、修正可能な形態の欠損欠陥部であれば、一定サイズ以下の欠損欠陥部を一括して修正することができる。すなわち、欠損欠陥部において互いに対向する側面間の距離が、一の前記微細構造体と他の前記微細構造体との間の最短距離未満の大きさである欠損欠陥部であれば、一括して修正することが可能である。
欠損欠陥部において互いに対向する側面間の距離が、前記微細構造体間の最短距離未満の大きさであれば、欠陥補修膜の膜厚を、前記微細構造体間の最短距離の1/2未満の大きさであって、前記欠損欠陥部において互いに対向する側面間の距離の1/2以上の大きさにすることで、該欠損欠陥部内を欠陥補修膜によって完全に充填することができるからである。
<微細構造体の製造方法>
次に、本発明に係る微細構造体の製造方法について説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態について説明する。
図8は、本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の一例を示すフローチャートである。
図8に示すように、本実施形態に係る微細構造体の製造方法は、微細構造体を形成する工程(S11)と、前記微細構造体の欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜を原子層堆積法により形成する工程(S12)と、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を等方性エッチングにより除去する工程(S13)と、を順に備えるものである。
ここで、図8に示す工程S12、S13は、それぞれ、上述した図1に示す工程S1、S2に相当するものである。
すなわち、本実施形態に係る微細構造体の製造方法は、上記の本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法を用いた欠陥修正工程を含むものである。
上記の本実施形態に係る微細構造体の製造方法について、図9〜図12を用いてより詳しく説明する。
ここで、図9および図10は、本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の一例を示す概略工程図であって、特に、微細構造体がナノインプリント用テンプレートの転写パターンの場合を例示すものである。
また、図11および図12は、本発明に係る微細構造体の製造方法の第1の実施形態の他の例を示す概略工程図であって、特に、微細構造体がフォトマスクのマスクパターンの場合を例示すものである。
まず、図9および図10を用いて、微細構造体がナノインプリント用テンプレートの転写パターンの場合について説明する。
例えば、本実施形態に係る微細構造体の製造方法を用いて、上述の図6(c)に示すようなラインアンドスペースパターンの欠損欠陥部が修正された転写パターンを得るには、まず、図9(a)に示すように、ナノインプリント用テンプレート製造用の基材101を準備し、その主面の上にハードマスク層102を形成する。
本実施形態において、基材101の材料は、ナノインプリント用テンプレートの基材として使用できる材料であれば用いることができ、例えば、シリコン(Si)や酸化シリコン(SiOx)から構成される材料を用いることができる。中でも、石英ガラスを好適に用いることができる。
石英ガラスであれば、紫外線を効率よく透過することができるため、インプリントの際に用いる樹脂に、紫外線硬化性の樹脂を用いることができるからである。また、石英ガラスはフォトマスクの基材としても実績があり、平坦性等の品質や洗浄耐性に優れたものを入手し易いからである。
また、ハードマスク層102の材料は、基材101のエッチングマスクとして使用できる材料であれば用いることができ、例えば、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)等の金属を含む材料、例えば、クロムやタンタル等から構成される単一成分の金属や、その酸化物、窒化物、酸窒化物等の金属化合物を用いることができる。中でも、クロム(Cr)を含む材料を好適に用いることができる。
クロム(Cr)を含む材料は、フォトマスクのマスク材(遮光材)として実績があるため、品質の良い薄膜を均一に形成する技術も、高精度でエッチングする技術も、フォトマスク分野の技術を応用することができるからである。
次に、ハードマスク層102の上に樹脂パターンを形成するための樹脂層103を形成する(図9(b))。本実施形態において、この樹脂層103には、特に制限はなく、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンの形成に用いることができるものであれば用いることができ、例えば、電子線レジストを用いることができる。
ここで、樹脂層103に何らかの欠陥が生じた場合、その欠陥箇所は、最終的に転写パターンの欠損欠陥となり得る。
本例においては、図9(b)に示すように、異物104の混入により、その箇所の樹脂パターンが正常に形成されず、最終的に転写パターンの欠損欠陥となる例を示す。
この場合、例えば、樹脂層103に電子線レジストを用いて電子線描画および現像処理を施すことによって、所望のラインアンドスペースパターンを構成する樹脂パターン103a、103b、103dを形成することはできるが、樹脂パターン103cは正常な形態とならず、欠損欠陥を有することになる(図9(c))。
そして、上記の樹脂パターン103a〜103dから露出するハードマスク層102をエッチング加工してハードマスクパターンを形成する工程においても、図9(d)、および図10(e)に示すように、樹脂パターン103a、103b、103dの下に位置するハードマスクパターン102a、102b、102dは正常に形成されるが、樹脂パターン103cの欠損欠陥部の下に位置するハードマスクパターン102cは正常な形態とならず、欠損欠陥を有することになる。
同様に、上記のハードマスクパターン102a〜102dから露出する基材101の主面をエッチング加工して転写パターンを形成する工程(図10(f))、および、前記ハードマスクパターンを除去する工程(図10(g))においても、ハードマスクパターン102a、102b、102dの下に位置する転写パターン101a、101b、101dは正常に形成されるが、ハードマスクパターン102cの欠損欠陥部の下に位置する転写パターン101cは正常な形態とならず、欠損欠陥を有することになる。
すなわち、この段階で得られるナノインプリント用テンプレート100Aは、上述の図6(a)に示すようなラインアンドスペースパターンの一部に欠損欠陥部を有した状態である。
次に、上述の微細構造体の欠陥修正方法において説明した欠陥修正方法に従って、転写パターン101cの欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜105を原子層堆積法により形成し(図10(h))、その後、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を等方性エッチングにより除去することによって、転写パターンの欠損欠陥部が欠陥補修膜105cによって修正されたナノインプリント用テンプレート100を得ることができる(図10(i))。
次に、図11および図12を用いて、微細構造体がフォトマスクのマスクパターンの場合について説明する。
例えば、本実施形態に係る微細構造体の製造方法を用いて、上述の図6(c)に示すようなラインアンドスペースパターンの欠損欠陥部が修正されたマスクパターンを得るには、まず、図11(a)に示すように、フォトマスク製造用の基材201を準備し、その主面の上にマスク層202を形成する。
本実施形態において、基材201の材料は、フォトマスクの基材として使用できる材料であれば用いることができ、例えば、石英ガラスを好適に用いることができる。
また、マスク層202の材料は、フォトマスクのマスクパターンとして使用できる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)、シリコン(Si)等の金属を含む材料、例えば、クロム等から構成される単一成分の金属や、その酸化物、窒化物、酸窒化物等の金属化合物を用いることができる。
次に、マスク層202の上に樹脂パターンを形成するための樹脂層203を形成する(図11(b))。本実施形態において、この樹脂層203には、特に制限はなく、フォトマスクのマスクパターンの形成に用いることができるものであれば用いることができ、例えば、電子線レジストを用いることができる。
ここで、樹脂層203に何らかの欠陥が生じた場合、その欠陥箇所は、最終的にマスクパターンの欠損欠陥となり得る。
本例においては、図11(b)に示すように、異物204の混入により、その箇所の樹脂パターンが正常に形成されず、最終的にマスクパターンの欠損欠陥となる例を示す。
この場合、例えば、樹脂層203に電子線レジストを用いて電子線描画および現像処理を施すことによって、所望のラインアンドスペースパターンを構成する樹脂パターン203a、203b、203dを形成することはできるが、樹脂パターン203cは正常な形態とならず、欠損欠陥を有することになる(図11(c))。
そして、上記の樹脂パターン203a〜203dから露出するマスク層202をエッチング加工してマスクパターンを形成する工程においても、図11(d)、および図12(e)に示すように、樹脂パターン203a、203b、203dの下に位置するマスクパターン202a、202b、202dは正常に形成されるが、樹脂パターン203cの欠損欠陥部の下に位置するマスクパターン202cは正常な形態とならず、欠損欠陥を有することになる。
すなわち、この段階で得られるフォトマスク200Aは、上述の図6(a)に示すようなラインアンドスペースパターンの一部に欠損欠陥部を有した状態である。
次に、上述の微細構造体の欠陥修正方法において説明した欠陥修正方法に従って、マスクパターン202cの欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜205を原子層堆積法により形成し(図12(f))、その後、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を等方性エッチングにより除去することによって、マスクパターンの欠損欠陥部が欠陥補修膜205cによって修正されたフォトマスク200を得ることができる(図10(g))。
以上のように、本実施形態によれば、欠損欠陥部が修正された微細構造体を製造することができる。
ここで、上記においては、特に、微細構造体がナノインプリント用テンプレートの転写パターンである場合と、微細構造体がフォトマスクの転写パターンの場合について詳述したが、本実施形態はこれに限定されず、各種の微細構造体に対して適用可能である。
例えば、ナノインプリント用テンプレートの転写パターンのように、微細構造体が基材と同じ材料から構成される場合には、上記の図9、10に示した製造方法と同様にして、欠損欠陥部が修正された微細構造体を製造することができる。
また、フォトマスクのマスクパターンのように、微細構造体が基材と異なる材料から構成される場合には、上記の図11、12に示した製造方法と同様にして、欠損欠陥部が修正された微細構造体を製造することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明に係る微細構造体の製造方法の第2の実施形態について説明する。
ここで、本実施形態に係る製造方法は、特に、微細構造体がナノインプリント用テンプレートの転写パターンの場合に、適するものである。
そして、上記の第1の実施形態によれば、転写パターンの欠損欠陥部が修正されたナノインプリント用テンプレートを製造することができたが、本実施形態によれば、最終的に得られるナノインプリント用テンプレートの転写パターンを、残渣欠陥(黒欠陥とも呼ぶ)も無いものとすることが可能になる。
上記の第1の実施形態の説明においては、微細構造体を形成するための樹脂パターンの形成について、電子線描画を用いて形成する方法を例示したが、本発明は、これに限らず、ナノインプリントの技術を応用して、微細構造体を形成するための樹脂パターンを形成することもできる。
例えば、第1のナノインプリント用テンプレート(マスターテンプレートとも呼ぶ)が有する転写パターン(第1の転写パターンと呼ぶ)を用いて樹脂パターンを形成することにより、第2のナノインプリントテンプレート(レプリカテンプレートとも呼ぶ)の転写パターン(第2の転写パターンと呼ぶ)を製造する方法を用いても良い。
すなわち、本発明においては、第1の微細構造体を用いて樹脂パターンを形成することにより、第2の微細構造体を製造する方法を用いても良い。
なお、この場合、第2の微細構造体は、第1の微細構造体と凹凸形状が反転したものになる。
ここで、上記の第1の実施形態に係る微細構造体の製造方法を用いて第1の微細構造体を製造し、この第1の微細構造体を用いて第2の微細構造体を製造することで、残渣欠陥が無い第2の微細構造体を得ることが可能となる。なぜならば、上記の第1の実施形態に係る微細構造体の製造方法を用いることによって、第1の微細構造体の欠損欠陥は修正されているからである。
さらに、第2の微細構造体に対して、上記の本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法を用いた欠陥修正工程を施すことで、欠損欠陥が無い第2の微細構造体を得ることが可能となる。
すなわち、最終的に得られる第2の微細構造体には、残渣欠陥が無く、かつ、欠損欠陥部については修正されたものとすることが可能になる。
図13は、本発明に係る微細構造体の製造方法の第2の実施形態の一例を示すフローチャートである。
図13に示すように、本実施形態に係る微細構造体の製造方法は、第1の微細構造体を形成する工程(S21)と、第1の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第1の欠陥補修膜を原子層堆積法により形成する工程(S22)と、前記欠損欠陥部に充填された前記第1の欠陥補修膜以外の前記第1の欠陥補修膜を等方性エッチングにより除去する工程(S23)と、を順に備える微細構造体の製造方法により、前記欠損欠陥部が修正された第1の微細構造体を製造し、前記欠損欠陥部が修正された第1の微細構造体を用いて前記第1の微細構造体とは凹凸形状が反転した第2の微細構造体を形成する工程(S24)と、
第2の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第2の欠陥補修膜を原子層堆積法により形成する工程(S25)と、前記欠損欠陥部に充填された前記第2の欠陥補修膜以外の前記第2の欠陥補修膜を等方性エッチングにより除去する工程(S26)と、を順に備える微細構造体の製造方法により前記欠損欠陥部が修正された第2の微細構造体を製造するものである。
ここで、図13に示す工程S22とS23、および、工程S25とS26、は、それぞれ、上述した図1に示す工程S1とS2に相当するものである。
すなわち、本実施形態に係る微細構造体の製造方法は、上記の本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法を用いた欠陥修正工程を含むものである。
本実施形態において、図13に示す工程S21〜S23は、上記の図8に示す工程S11〜S13と同様に実施することができる。それゆえ、煩雑となるのを避けるため、ここでの詳述は省略する。
また同様に、図13に示す工程S25〜S26も、上記の図8に示す工程S12〜S13と同様に実施することができため、ここでの詳述は省略する。
ここで、図13に示す工程S21においては、微細構造体の形成に用いることができる工程であれば、特に制限されず、例えば、第1の微細構造体を形成するための樹脂パターンを形成する工程は、電子線描画を用いて樹脂パターンを形成する工程であってもよい。
一方、図13に示す工程S24において、第2の微細構造体を形成するための樹脂パターンを形成する工程は、上記のナノインプリントの技術を応用した工程、すなわち、第1の微細構造体を用いて樹脂パターンを形成する工程に限定される。
この第1の微細構造体を用いて樹脂パターンを形成する工程について、以下、図14を用いて説明する。ここで、図14は、本実施形態における第2の微細構造体形成のための樹脂パターンの形成方法の一例を示す概略工程図であって、特に、微細構造体がナノインプリント用テンプレートの転写パターンの場合を例示すものである。
図14(a)に示すように、本実施形態に係る微細構造体の製造方法により、第2の微細構造体を形成するための樹脂パターンを形成するには、まず、図13に示す工程S21〜S23を施すことにより得られた第1の微細構造体を有する第1の部材110と、第2の微細構造体を形成するための基材301の主面上にハードマスク層302、樹脂層303Aを順に形成したものを準備する。
なお、第1の部材110が有する第1の微細構造体は、その欠損欠陥部が欠陥補修膜115cによって修正されたものである。
また、図14(a)に示す例においては、例えばスピン塗布方法を用いて、膜厚一定の樹脂層303Aを形成する例を示しているが、本実施形態においてはこれに限らず、第1の部材110が有する第1の微細構造体のパターン密度に応じて、インクジェット方式により液滴状の樹脂をハードマスク層302の上に形成する方法を用いても良い。
なお、樹脂層303Aには、ナノインプリント技術を用いて樹脂パターンを形成することができるものであれば用いることができるが、ここでは、好適な例として、紫外線硬化性の樹脂を用いる場合について説明する。
次に、第1の部材110の第1の微細構造体を樹脂層303Aに接触させ、紫外線310を照射して硬化した樹脂パターン303Bを形成し(図14(b))、その後、第1の部材110を離型する(図14(c))。
次いで、得られた樹脂パターン303Bに、例えば、酸素イオン等の反応性イオン230によるドライエッチングを施して(図14(d))、厚さT10の余分な残膜部分を除去し、第1の部材110が有する第1の微細構造体とは凹凸形状が反転した樹脂パターン303Cを得る(図14(e))。
上記のようにして樹脂パターン303Cを得た後は、上述の本発明に係る第1の実施形態の製造方法と同様にして、樹脂パターン303Cから露出するハードマスク層302をエッチング加工してハードマスクパターンを形成し、次に、上記のハードマスクパターンから露出する基材301の主面をエッチング加工し、その後、上記のハードマスクパターンを除去することで、第2の微細構造体を形成することができる(図13の工程S24)。
ここで、形成された第2の微細構造体には、原則、残渣欠陥が無いことになる。上述のように、第1の実施形態に係る微細構造体の製造方法を用いることによって、第1の微細構造体の欠損欠陥部は修正されているからである。
さらに、本実施形態においては、上記のようにして得られた第2の微細構造体に対して、上述の微細構造体の欠陥修正方法において説明した欠陥修正方法に従って、第2の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第2の欠陥補修膜を原子層堆積法により形成し(図13の工程S25)、その後、前記欠損欠陥部に充填された前記第2の欠陥補修膜以外の前記第2の欠陥補修膜を等方性エッチングにより除去する(図13の工程S26)。
この一連の工程を経ることによって、欠損欠陥部が第2の欠陥補修膜によって修正された第2の微細構造体を得ることができる。
すなわち、本実施形態によれば、最終的に得られる第2の微細構造体には、残渣欠陥が無く、かつ、欠損欠陥については修正されたものとすることが可能になる。
(変形例)
上記実施形態では第1の微細構造体と第2の微細構造体とは凹凸が反転した関係にあるが、これに限るものではない。第1の部材110によりインプリントされて形成された樹脂パターン303Bの凹部に、当該樹脂パターン303Bよりもエッチング耐性の高い材料を充填した後、樹脂パターン303Bをエッチングすることにより、第1の微細構造体と同じ凹凸の関係を有する第2の微細構造体を得ることができる。
以上、本発明に係る微細構造体の欠陥修正方法および製造方法についてそれぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
1、2、10、11、110 部材
21 基部
31a、31b、31c、31d、31e ラインパターン部
32、33、34a、34b、35 ラインパターン部
41a、41c、41d、41e、42a 欠損欠陥部
51、51a、52、52a 欠陥補修膜
100、100A ナノインプリント用テンプレート
101、301 基材
101a、101b、101c、101d 転写パターン
102、302 ハードマスク層
102a、102b、102c、102d ハードマスクパターン
103、303A 樹脂層
103a、103b、103c、103d、303B、303C 樹脂パターン
104 異物
105、105c、115c 欠陥補修膜
200、200A フォトマスク
201 基材
202 マスク層
202a、202b、202c、202d マスクパターン
203 樹脂層
203a、203b、203c、203d 樹脂パターン
204 異物
205、205c 欠陥補修膜
310 紫外線
320 反応性イオン

Claims (5)

  1. 凸形状の微細構造体の欠陥修正方法であって、
    原子層堆積法により、前記微細構造体の欠損欠陥部を充填する欠陥補修膜を形成する工程と、
    等方性エッチングにより、前記欠損欠陥部に充填された前記欠陥補修膜以外の前記欠陥補修膜を除去する工程と、
    を順に備えることを特徴とする微細構造体の欠陥修正方法。
  2. 前記欠損欠陥部が、互いに対向する側面を有しており、
    前記互いに対向する側面間の距離が、前記欠陥補修膜の膜厚の2倍未満であることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体の欠陥修正方法。
  3. 前記微細構造体が同一平面上に複数個存在し、
    前記欠陥補修膜の膜厚が、一の前記微細構造体と他の前記微細構造体との間の最短距離の1/2未満の大きさであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の微細構造体の欠陥修正方法。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の微細構造体の欠陥修正方法を用いた欠陥修正工程を含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。
  5. 第1の微細構造体を用いて前記第1の微細構造体とは凹凸形状が反転した第2の微細構造体を製造する微細構造体の製造方法であって、
    原子層堆積法により、前記第1の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第1の欠陥補修膜を形成する工程と、
    等方性エッチングにより、前記第1の微細構造体の欠損欠陥部に充填された前記第1の欠陥補修膜以外の前記第1の欠陥補修膜を除去する工程と、
    を順に備える微細構造体の製造方法により、前記欠損欠陥部が修正された第1の微細構造体を製造し、
    前記欠損欠陥部が修正された第1の微細構造体を用いて前記第1の微細構造体とは凹凸形状が反転した第2の微細構造体を形成する工程と、
    原子層堆積法により、前記第2の微細構造体の欠損欠陥部を充填する第2の欠陥補修膜を形成する工程と、
    等方性エッチングにより、前記第2の微細構造体の欠損欠陥部に前記第2の欠陥補修膜を充填した状態で、前記第2の微細構造体の欠損欠陥部に充填された前記第2の欠陥補修膜以外の前記第2の欠陥補修膜を除去する工程と、
    を順に備える微細構造体の製造方法により、前記欠損欠陥部が修正された第2の微細構造体を製造することを特徴とする微細構造体の製造方法。
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