JP5359430B2 - Pattern forming method, imprint mold and photomask - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern forming method suitable for forming a fine three-dimensional structure pattern having a plurality of level differences. <P>SOLUTION: The pattern forming method for forming a three-dimensional structure pattern includes: a process for forming a hard mask layer on a substrate; a process for applying first anisotropic etching on the substrate by using the hard mask layer as an etching mask; a process for forming a second hard mask layer on the substrate which already has a step and further has a step by the first anisotropic etching; and a process for applying second anisotropic etching on the substrate by using the second hard mask layer as an etching mask. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、微細な3次元構造パターンの形成方法、ならびに該パターン形成方法を用いて製造されたインプリントモールド及びフォトマスクに関する。   The present invention relates to a method for forming a fine three-dimensional structure pattern, and an imprint mold and a photomask manufactured using the pattern forming method.

基材に特定の微細な3次元構造パターンを形成した構造物は、広範に用いられている。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス、医療検査用チップ、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。   Structures in which a specific fine three-dimensional structure pattern is formed on a substrate are widely used. For example, a semiconductor device, an optical element, a wiring circuit, a recording device, a medical test chip, a display panel, a microchannel, and the like can be given.

近年、より微細なパターンや、より段数の多い構造に対する要求が増加している。例えば、半導体分野において、特定の微細な3次元構造パターンを形成したデュアルダマシン構造が提案されている。   In recent years, there has been an increasing demand for finer patterns and structures with more stages. For example, in the semiconductor field, a dual damascene structure in which a specific fine three-dimensional structure pattern is formed has been proposed.

デュアルダマシン構造の形成方法として、インプリント技術を用いる方法が知られている。インプリント法においては、モールドに形成された3次元構造パターンを転写することが可能であるので、多段構造のパターンを転写することも可能である。これにより、必要な工程数を削減できるということから、多段構造のインプリントモールドに対する要望が高まっている(特許文献1参照)。   As a method for forming a dual damascene structure, a method using an imprint technique is known. In the imprint method, it is possible to transfer a three-dimensional structure pattern formed on a mold, so it is also possible to transfer a multi-stage structure pattern. Thereby, since the number of necessary steps can be reduced, there is an increasing demand for an imprint mold having a multistage structure (see Patent Document 1).

また、微細な3次元構造パターンを転写するためのインプリントモールドの製造には、微細な3次元構造パターンの形成方法を用いることが知られている。   In addition, it is known that a method for forming a fine three-dimensional structure pattern is used for manufacturing an imprint mold for transferring a fine three-dimensional structure pattern.

また、通常のデュアルダマシン構造形成工程では、形成する段差ごとに、レジストパターンを形成することが知られている。   Further, it is known that a resist pattern is formed for each step to be formed in a normal dual damascene structure forming step.

また、多段構造などの微細な3次元構造パターンを製造する方法として、荷電子線リソグラフィを用いて階段状構造を形成する方法が知られている。   In addition, as a method for manufacturing a fine three-dimensional structure pattern such as a multistage structure, a method of forming a stepped structure using valence electron lithography is known.

また、リソグラフィ法では、露光後の現像処理において、描画したレジストパターンが倒壊することが知られている。レジストパターンの倒壊は、パターンが高アスペクト比であるほど起こりやすいことが知られている。   In the lithography method, it is known that a drawn resist pattern collapses in a development process after exposure. It is known that the collapse of the resist pattern is more likely to occur as the pattern has a higher aspect ratio.

例えば、レジスト表層に架橋を形成することにより、レジストパターンの倒壊を抑制する方法が提案されている(特許文献2参照)。   For example, a method for suppressing collapse of a resist pattern by forming a bridge on the resist surface layer has been proposed (see Patent Document 2).

微細な3次元構造パターンの形成では、3次元パターンに応じて複数回のレジストのパターニングを行うことが知られている。   In the formation of a fine three-dimensional structure pattern, it is known to perform resist patterning a plurality of times in accordance with the three-dimensional pattern.

しかしながら、既に段差を備えた基板にレジストをコートする際には、レジストを平坦にコートすることができず(図4)、平坦でないレジスト膜にパターニングを行うと、レジストパターンの位置精度が低下するため、所望するレジストパターンを形成することは困難である。レジスト膜が平坦になるようにレジスト膜を厚くした場合(図5(a))、形成したレジストパターンのアスペクト比がレジスト膜の厚みに応じて高くなるため、レジストパターンの倒壊が発生し(図5(b))、所望するレジストパターンを得ることが困難である。   However, when a resist is coated on a substrate already provided with a step, the resist cannot be coated flatly (FIG. 4). If patterning is performed on a non-flat resist film, the positional accuracy of the resist pattern is lowered. Therefore, it is difficult to form a desired resist pattern. When the resist film is thickened so that the resist film becomes flat (FIG. 5A), the resist pattern collapses because the aspect ratio of the formed resist pattern increases according to the thickness of the resist film (FIG. 5 (b)), it is difficult to obtain a desired resist pattern.

また、一般にレジストは絶縁物であるために、電子線による描画を行う際には、負電荷を持つ電子線によってレジスト膜表面に負電荷が誘起され、その負電荷がレジスト膜内を通って基板に放電できないと、レジスト膜表面に負電荷が蓄積され、その蓄積された負電荷によって電子線がレジスト膜表面近くで曲げられてしまい、描画の位置ずれが生じてしまうという問題があるため、既に段差を備えた基板上に新たにレジストのパターニングを行うことは困難である。   Also, since resist is generally an insulator, when drawing with an electron beam, a negative charge is induced on the surface of the resist film by an electron beam having a negative charge, and the negative charge passes through the resist film to form a substrate. If there is a problem in that the negative charge is accumulated on the resist film surface and the electron beam is bent near the resist film surface due to the accumulated negative charge, there is a problem that the drawing position shift occurs. It is difficult to newly pattern a resist on a substrate having a step.

導電性のハードマスク層をエッチングマスクとして絶縁性の基板に異方性エッチングを行うことにより絶縁性の基板に段差を形成すると、段差の凹部にはハードマスク層が存在しないため、段差を備えた基板上に新たにレジストのパターニングを行う工程において、負電荷の蓄積による描画の位置ずれが問題となる。   When a step is formed in the insulating substrate by performing anisotropic etching on the insulating substrate using the conductive hard mask layer as an etching mask, the step is provided because the hard mask layer does not exist in the concave portion of the step. In the process of newly patterning a resist on a substrate, drawing misalignment due to accumulation of negative charges becomes a problem.

以下、従来の典型的な多段構造のパターン形成方法の一例を示す。まず、ハードマスク層12を備えた基板11に、レジストをコートしレジスト膜13を形成し(図3(a))、該レジストのパターニングを行いレジストパターン14を形成する(図3(b))。次に、レジストパターン14をマスクとしてハードマスク層12をエッチングし、ハードマスクパターン15をマスクとして基板11をエッチングする(図3(c))。次に、洗浄し、1層目のパターンが作製される(図3(d))。次に、1層目パターンが形成された基板16に再度レジストをコートし(図3(e))、該レジストのパターニングを行う(図3(f))。次に、レジスト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、ハードマスクパターンをマスクとして基板をエッチングする(図3(g))。次に、洗浄し、2層目のパターンが作製される(図3(h))。これにより、2層目パターンが形成された基板17が作製される。   Hereinafter, an example of a conventional pattern forming method having a typical multistage structure will be described. First, a resist is coated on the substrate 11 provided with the hard mask layer 12 to form a resist film 13 (FIG. 3A), and the resist is patterned to form a resist pattern 14 (FIG. 3B). . Next, the hard mask layer 12 is etched using the resist pattern 14 as a mask, and the substrate 11 is etched using the hard mask pattern 15 as a mask (FIG. 3C). Next, washing is performed to produce a first layer pattern (FIG. 3D). Next, a resist is coated again on the substrate 16 on which the first layer pattern is formed (FIG. 3E), and the resist is patterned (FIG. 3F). Next, the hard mask layer is etched using the resist pattern as a mask, and the substrate is etched using the hard mask pattern as a mask (FIG. 3G). Next, it is washed to produce a second layer pattern (FIG. 3 (h)). Thereby, the board | substrate 17 in which the 2nd layer pattern was formed is produced.

従来の典型的な多段構造のパターン形成方法では、第2のレジストパターニングにおいて、基板が既に段差を備えているため、レジストを平坦にコートすることができず、所望するレジストパターンを得ることが困難であり、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。   In the conventional typical multi-stage pattern forming method, in the second resist patterning, since the substrate already has a step, the resist cannot be coated flatly and it is difficult to obtain a desired resist pattern. And is not suitable for forming a fine three-dimensional structure pattern.

また、第N番目に形成するパターンは第(N−1)番目に形成したパターンよりも小さいため、多段構造の段差が多くなるほど微細なパターンを形成しなければならず、所望するレジストパターンを得ることが困難であり、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。   Further, since the Nth pattern to be formed is smaller than the (N-1) th pattern to be formed, a finer pattern must be formed as the level difference of the multistage structure increases, and a desired resist pattern is obtained. It is difficult to form a fine three-dimensional structure pattern.

また、第1のパターンが作製された基板上の段差の凹部にはハードマスク層が存在しないため、第2のレジストパターニングを行う工程において、電子線によってレジストに誘起された負電荷が放電されず、レジスト膜表面に負電荷が蓄積され、その負電荷によって電子線がレジスト膜表面近くで曲げられ、描画の位置ずれが生じるため、微細な3次元構造パターンの形成に不適である。   In addition, since the hard mask layer does not exist in the concave portion of the step on the substrate on which the first pattern is formed, the negative charge induced in the resist by the electron beam is not discharged in the second resist patterning step. Since negative charges are accumulated on the resist film surface, the electron beam is bent near the resist film surface due to the negative charges, and drawing displacement occurs, which is unsuitable for forming a fine three-dimensional structure pattern.

特表2007−521645号公報Special table 2007-521645 gazette 特開2004−085792号公報JP 2004-085792 A

そこで、本発明は、上述したような従来の典型的な多段構造のパターン形成方法の問題を解決するためになされたものであり、複数の段差を備えた微細な3次元構造パターンの形成に好適なパターン形成方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the conventional typical multi-stage pattern forming method as described above, and is suitable for forming a fine three-dimensional structure pattern having a plurality of steps. It is an object to provide a simple pattern forming method.

本発明の請求項1に係る発明は、3次元構造パターンを形成するパターン形成方法であって、基板にハードマスク層を形成する工程と、前記ハードマスク層をエッチングマスクとして、前記基板に第1の異方性エッチングを行う工程と、既に前記第1の異方性エッチングによって段差を備えた前記基板に第2のハードマスク層を形成する工程と、前記第2のハードマスク層をエッチングマスクとして、前記基板に第2の異方性エッチングを行う工程と、を備え、基板に第1番目のパターンを形成する工程と、前記基板の第1番目のパターンが形成された側に、順に、2番目からN番目までのパターンを形成する工程とを備え、前記第N番目のパターンの線幅は第(N−1)番目のパターンの線幅よりも大きいことを特徴とするパターン形成方法である。なお、本発明において、Nは2以上の自然数とする。 The invention according to claim 1 of the present invention is a pattern forming method for forming a three-dimensional structure pattern, wherein a step of forming a hard mask layer on a substrate, and a first mask on the substrate using the hard mask layer as an etching mask. Performing the anisotropic etching, forming the second hard mask layer on the substrate already provided with a step by the first anisotropic etching, and using the second hard mask layer as an etching mask. Performing a second anisotropic etching on the substrate, and forming a first pattern on the substrate and, in order, on the side of the substrate on which the first pattern is formed, 2 and forming a pattern of up to N-th from th, the line width of the N-th pattern patterned side, wherein greater than the line width of the (N-1) th pattern It is. In the present invention, N is a natural number of 2 or more.

本発明の請求項に係る発明は、請求項に記載のパターン形成方法において、基板は、石英基板であり、ハードマスク層は、クロムからなる層であることを特徴とするパターン形成方法である。 The invention according to claim 2 of the present invention is the pattern forming method according to claim 1 , wherein the substrate is a quartz substrate, and the hard mask layer is a layer made of chromium. is there.

本発明の請求項に係る発明は、請求項1または2に記載のパターン形成方法を用いて製造されたインプリントモールドである。 The invention according to claim 3 of the present invention is an imprint mold manufactured using the pattern forming method according to claim 1 or 2 .

本発明の請求項に係る発明は、請求項1または2に記載のパターン形成方法を用いて製造されたフォトマスクである。 An invention according to claim 4 of the present invention is a photomask manufactured by using the pattern forming method according to claim 1 or 2 .

本発明によれば、第2のレジストパターニングにおいて、十分な平坦性をもってレジストをコートすることができる(図2)。このため、レジストパターニングの位置精度を向上させることができ、所望のパターンを精度良く得ることができる。また、第2のレジストパターニングにおいて、電子線によってレジストに誘起された負電荷が第2のハードマスク層を介して放電される。このため、レジストに負電荷が蓄積されず、第2のレジストパターニングにおいて描画の位置ずれを防ぐことができ、精度良く描画を行うことができる。また、多段構造パターンのなかで最も微細なパターンから順に形成することができる。よって、複数の段差を備えた微細な3次元構造パターンの形成を好適に行うことが可能となる。   According to the present invention, the resist can be coated with sufficient flatness in the second resist patterning (FIG. 2). For this reason, the positional accuracy of resist patterning can be improved, and a desired pattern can be obtained with high accuracy. Further, in the second resist patterning, negative charges induced in the resist by the electron beam are discharged through the second hard mask layer. For this reason, negative charges are not accumulated in the resist, and drawing displacement in the second resist patterning can be prevented, and drawing can be performed with high accuracy. Moreover, it can form in order from the finest pattern in a multistage structure pattern. Therefore, it is possible to suitably form a fine three-dimensional structure pattern having a plurality of steps.

本発明のパターン形成方法の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of the pattern formation method of this invention. 本発明のパターン形成方法における効果を示す図である。It is a figure which shows the effect in the pattern formation method of this invention. 従来のパターン形成方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional pattern formation method. 従来のパターン形成方法における問題点を示す図である。It is a figure which shows the problem in the conventional pattern formation method. 従来のパターン形成方法における問題点を示す図である。It is a figure which shows the problem in the conventional pattern formation method.

本発明の構成によれば、所望する3次元構造パターンを基板に形成する場合、第2のレジストパターニングを行う工程において、レジストを十分な平坦性をもってコートすることができる。このため、レジストパターニングの位置精度を向上させることができる。   According to the configuration of the present invention, when a desired three-dimensional structure pattern is formed on a substrate, the resist can be coated with sufficient flatness in the second resist patterning step. For this reason, the positional accuracy of resist patterning can be improved.

また、レジスト膜への負電荷の蓄積を第2のハードマスク層によって抑えることができる。このため、第2のレジストパターニングにおいて描画の位置ずれを防ぐことができ、精度良く描画を行うことができる。よって、複数の段差を備えた微細な3次元構造パターンの形成を好適に行うことが可能となる。   Moreover, accumulation of negative charges in the resist film can be suppressed by the second hard mask layer. For this reason, it is possible to prevent misalignment of the drawing in the second resist patterning, and it is possible to perform drawing with high accuracy. Therefore, it is possible to suitably form a fine three-dimensional structure pattern having a plurality of steps.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description among the embodiments is omitted.

以下、本発明の実施形態におけるパターン形成の工程について、説明を行う。   Hereinafter, the pattern formation process in the embodiment of the present invention will be described.

(基板にハードマスク層を形成する工程(A))
まず、基板上にハードマスク層を形成する。ハードマスク層の形成方法としては、ハードマスク層に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成法を用いて形成して良い。たとえば、スパッタ法などを用いて良い。
(Step of forming a hard mask layer on the substrate (A))
First, a hard mask layer is formed on a substrate. As a method for forming the hard mask layer, a known thin film forming method may be used as appropriate depending on the material selected for the hard mask layer. For example, a sputtering method or the like may be used.

基板は、用途に応じて適宜選択して良い。例えば、シリコン基板、石英基板、サファイア基板、SOI基板などであっても良い。   You may select a board | substrate suitably according to a use. For example, a silicon substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, an SOI substrate, or the like may be used.

ハードマスク層は、選択した基板に対して、後述する基板に異方性エッチングを行う工程(C)におけるエッチング選択比が高く、導電性の材料であれば良い。   The hard mask layer may be any conductive material having a high etching selectivity in the step (C) of performing anisotropic etching on the substrate described later with respect to the selected substrate.

また、基板は、石英基板であり、ハードマスク層は、クロムからなる層であることが好ましい。石英基板は、一般的な露光光に対して透過性を有しており、特に、光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクなどの製造工程に本発明のパターン形成方法を用いる場合に好適である。ハードマスク層にはクロムからなる層を用いることで、後述するハードマスク層のパターニングを行う工程(B)におけるレジストを用いたリソグラフィにおいて、電子線による負電荷の蓄積を防ぐことができる。   The substrate is preferably a quartz substrate, and the hard mask layer is preferably a layer made of chromium. The quartz substrate is transmissive to general exposure light, particularly when the pattern forming method of the present invention is used for manufacturing processes such as an imprint mold used in the photoimprint method and a photomask. Is preferred. By using a layer made of chromium for the hard mask layer, accumulation of negative charges due to electron beams can be prevented in lithography using a resist in the step (B) of patterning the hard mask layer described later.

(ハードマスク層のパターニングを行う工程(B))
次に、ハードマスク層のパターニングを行う。ハードマスク層のパターニングを行う方法としては、レジストを用いたリソグラフィ法を用いる。例えば、前記ハードマスク層上に、レジスト膜を形成し、該レジスト膜にパターニングを行いレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記ハードマスク層のパターニングを行っても良い。このとき、パターニングを行うパターンは、形成する3次元構造パターンのなかで最も微細なパターンであることが望ましい。最も微細なパターンを初めに形成することで、後述する第2のハードマスク層のパターニングを行う工程(E)におけるレジストを用いたリソグラフィにおいて、レジストを十分な平坦性をもってコートすることができ、第2のハードマスクのパターニングを容易に精度良く行うことができる。
(Step of patterning hard mask layer (B))
Next, the hard mask layer is patterned. As a method for patterning the hard mask layer, a lithography method using a resist is used. For example, the hard mask layer may be patterned by forming a resist film on the hard mask layer, patterning the resist film to form a resist pattern, and performing etching using the resist pattern as a mask. good. At this time, the pattern to be patterned is desirably the finest pattern among the three-dimensional structure patterns to be formed. By forming the finest pattern first, it is possible to coat the resist with sufficient flatness in lithography using the resist in the step (E) of patterning the second hard mask layer described later. The patterning of the second hard mask can be performed easily and accurately.

(基板に異方性エッチングを行う工程(C))
次に、ハードマスク層のパターンが形成された側から、基板に異方性エッチングを行う。エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いてよく、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いたハードマスク層、基板に応じて、適宜調節して良い。
(Step of performing anisotropic etching on substrate (C))
Next, anisotropic etching is performed on the substrate from the side on which the pattern of the hard mask layer is formed. As the etching, a known etching method may be used as appropriate, and for example, dry etching, wet etching, or the like may be performed. Etching conditions may be adjusted as appropriate depending on the hard mask layer and the substrate used.

(段差を備えた基板に第2のハードマスク層を形成する工程(D))
次に、段差を備えた基板上に第2のハードマスク層を形成する。ハードマスク層の形成方法としては、ハードマスク層に選択した材料に応じて、適宜公知の薄膜形成法を用いて形成して良い。たとえば、スパッタ法などを用いて良い。
(Step (D) of forming a second hard mask layer on a substrate having a step)
Next, a second hard mask layer is formed on the substrate having a step. As a method for forming the hard mask layer, a known thin film forming method may be used as appropriate depending on the material selected for the hard mask layer. For example, a sputtering method or the like may be used.

ハードマスク層は、選択した基板に対して、後述する基板に第2の異方性エッチングを行う工程(F)におけるエッチング選択比が高く、導電性の材料であれば良い。   The hard mask layer may be any conductive material that has a high etching selectivity in the step (F) of performing second anisotropic etching on the substrate described later with respect to the selected substrate.

また、ハードマスク層は、クロムからなる層であることが好ましい。ハードマスク層にはクロムからなる層を用いることで、後述する第2のハードマスク層のパターニングを行う工程(E)におけるレジストを用いたリソグラフィにおいて、電子線による負電荷の蓄積を防ぐことができる。   The hard mask layer is preferably a layer made of chromium. By using a chromium layer for the hard mask layer, it is possible to prevent accumulation of negative charges due to electron beams in lithography using a resist in the step (E) of patterning the second hard mask layer described later. .

(第2のハードマスク層のパターニングを行う工程(E))
次に、第2のハードマスク層のパターニングを行う。ハードマスク層のパターニングを行う方法としては、レジストを用いたリソグラフィ法を用いる。例えば、前記第2のハードマスク層上に、レジスト膜を形成し、該レジスト膜にパターニングを行いレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、前記第2のハードマスク層のパターニングを行っても良い。
(Step of patterning second hard mask layer (E))
Next, the second hard mask layer is patterned. As a method for patterning the hard mask layer, a lithography method using a resist is used. For example, by forming a resist film on the second hard mask layer, patterning the resist film to form a resist pattern, and performing etching using the resist pattern as a mask, the second hard mask layer The patterning may be performed.

(基板に第2の異方性エッチングを行う工程(F))
次に、第2のハードマスク層のパターンが形成された側から、基板に異方性エッチングを行う。エッチングとしては、適宜公知のエッチング方法を用いてよく、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。また、エッチングの条件は、用いたハードマスク層、基板に応じて、適宜調節して良い。
(Step of performing second anisotropic etching on substrate (F))
Next, anisotropic etching is performed on the substrate from the side on which the pattern of the second hard mask layer is formed. As the etching, a known etching method may be used as appropriate, and for example, dry etching, wet etching, or the like may be performed. Etching conditions may be adjusted as appropriate depending on the hard mask layer and the substrate used.

また、上記工程(D)〜工程(F)を繰り返すことにより、基板に形成する3次元構造パターンを3段以上の多段(N段)の構造パターンとすることができる。   Further, by repeating the steps (D) to (F), the three-dimensional structure pattern formed on the substrate can be a multi-stage (N-stage) structure pattern of three or more stages.

第N番目のパターンを形成する場合、第N番目のパターンの線幅は第(N−1)番目のパターンの線幅よりも大きくてもよい。これにより、レジストを十分な平坦性をもってコートすることができ、第N番目のパターニングを容易に精度良く行うことができる。   When the Nth pattern is formed, the line width of the Nth pattern may be larger than the line width of the (N−1) th pattern. Thus, the resist can be coated with sufficient flatness, and the Nth patterning can be easily performed with high accuracy.

上記工程(A)〜工程(F)の後、レジストを剥離し、ハードマスク層のウエット剥離洗浄を行うことにより位置精度の高いインプリントモールドが作製される。
また、上記工程(A)〜工程(F)により作製されたパターンから、従来の技術を用いることにより、位置精度の高いフォトマスクが作製される。
After the steps (A) to (F), the resist is peeled off, and the hard mask layer is wet peeled and washed to produce an imprint mold with high positional accuracy.
In addition, a photomask with high positional accuracy is manufactured by using a conventional technique from the patterns manufactured by the above steps (A) to (F).

以下、本発明のパターン形成方法について、具体的に光インプリントモールドを作製する場合の一例を挙げながら説明を行う。本発明のパターン形成方法は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the pattern forming method of the present invention will be described with reference to an example in the case of specifically producing a photoimprint mold. The pattern forming method of the present invention is not limited to the following examples.

まず、ハードマスク層としてCr膜15nm厚を成膜したCr層22を石英基板21上に形成し、その上にポジ型レジスト200nm厚をコートしレジスト膜23とした(図1(a))。   First, a Cr layer 22 having a Cr film thickness of 15 nm was formed on a quartz substrate 21 as a hard mask layer, and a positive resist 200 nm thickness was coated thereon to form a resist film 23 (FIG. 1A).

次に、電子線描画装置にて、レジスト膜23に対して電子線をドーズ100μC/cmで照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行い、レジストパターン24を得た(図1(b))。リンス液には純水を用いた。 Next, after irradiating the resist film 23 with an electron beam at a dose of 100 μC / cm 2 with an electron beam drawing apparatus, development processing using a developer, rinsing, and drying of the rinse liquid are performed, and the resist pattern 24 (FIG. 1B) was obtained. Pure water was used as the rinse liquid.

次に、現像後の上記モールドを、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってCr層22のエッチングを行い、Crパターン25を得た(図1(c))。このとき、Crのエッチングの条件は、Cl流量40sccm、O流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wであった。 Next, the Cr layer 22 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus on the mold after development to obtain a Cr pattern 25 (FIG. 1C). At this time, Cr etching conditions were Cl 2 flow rate 40 sccm, O 2 flow rate 10 sccm, He flow rate 80 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 300 W, and RIE power 30 W.

次に、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって石英基板21のエッチングを行った。このとき、石英のエッチングの条件は、C流量10sccm、O流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。 Next, the quartz substrate 21 was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus. At this time, the etching conditions for quartz were C 4 F 8 flow rate 10 sccm, O 2 flow rate 10 to 25 sccm, Ar flow rate 75 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 200 W, and RIE power 550 W.

次に、Oプラズマアッシング(条件:O流量500sccm、圧力30Pa、RFパワー1000W)によってレジストを剥離した。 Next, the resist was stripped by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000 W).

次に、残存したCrパターンのウエット剥離洗浄を行った(図1(d))。
以上より、石英基板にパターニングされた石英基板(1段)26を形成することができた。
Next, wet peeling cleaning of the remaining Cr pattern was performed (FIG. 1D).
From the above, a quartz substrate (one stage) 26 patterned on the quartz substrate could be formed.

次に、パターニングされた石英基板(1段)26上にCr膜15nm厚を成膜し、Cr層22’とした(図1(e))。   Next, a Cr film having a thickness of 15 nm was formed on the patterned quartz substrate (first stage) 26 to form a Cr layer 22 '(FIG. 1E).

次に、段差上にCr層22’を備えたパターニングされた石英基板(1段)26上にポジ型レジスト200nm厚をコートし、レジスト膜23’とした(図1(f))。   Next, a 200 nm-thick positive resist was coated on a patterned quartz substrate (one step) 26 provided with a Cr layer 22 'on the step to form a resist film 23' (FIG. 1 (f)).

次に、電子線描画装置にて、レジスト膜に対して電子線をドーズ100μC/cmで所望のパターンを照射した。 Next, a desired pattern was irradiated with an electron beam at a dose of 100 μC / cm 2 on the resist film using an electron beam drawing apparatus.

次に、現像機を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行い、段差上に2層目段差に対応するレジストパターン24’を形成した(図1(g))。このとき、リンス液には純水を用いた。   Next, development processing using a developing machine, rinsing, and drying of the rinsing liquid were performed to form a resist pattern 24 ′ corresponding to the second layer step on the step (FIG. 1G). At this time, pure water was used as the rinse liquid.

次に、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによってCr膜のエッチングを行い、Crのパターンを形成した(図1(h))。このとき、Crのエッチングの条件は、Cl流量40sccm、O流量10sccm、He流量80sccm、圧力30Pa、ICPパワー300W、RIEパワー30Wであった。 Next, the Cr film was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus to form a Cr pattern (FIG. 1 (h)). At this time, Cr etching conditions were Cl 2 flow rate 40 sccm, O 2 flow rate 10 sccm, He flow rate 80 sccm, pressure 30 Pa, ICP power 300 W, and RIE power 30 W.

次に、ICPドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって石英基板のエッチングを行った。このとき、石英のエッチングの条件は、C流量10sccm、O流量10〜25sccm、Ar流量75sccm、圧力2Pa、ICPパワー200W、RIEパワー550Wであった。 Next, the quartz substrate was etched by dry etching using an ICP dry etching apparatus. At this time, the etching conditions for quartz were C 4 F 8 flow rate 10 sccm, O 2 flow rate 10 to 25 sccm, Ar flow rate 75 sccm, pressure 2 Pa, ICP power 200 W, and RIE power 550 W.

次に、Oプラズマアッシング(条件:O流量500sccm、圧力30Pa、RFパワー1000W)によってレジストを剥離した(図1(i))。 Next, the resist was removed by O 2 plasma ashing (conditions: O 2 flow rate 500 sccm, pressure 30 Pa, RF power 1000 W) (FIG. 1 (i)).

次に、残存したCr層のウエット剥離洗浄を行った(図1(j))。これにより、パターニングされた石英基板(2段)27を形成することができた。   Next, wet peeling cleaning of the remaining Cr layer was performed (FIG. 1 (j)). As a result, a patterned quartz substrate (two steps) 27 could be formed.

以上より、本発明のパターン形成方法を用いて、位置精度の高い光インプリント用のインプリントモールドを製造することができた。   From the above, it was possible to manufacture an imprint mold for optical imprinting with high positional accuracy using the pattern forming method of the present invention.

本発明のパターン形成方法は、微細なパターンを形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。例えば、インプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子、配線回路(デュアルダマシン構造の配線回路など)、記録デバイス(ハードディスクやDVDなど)、医療検査用チップ(DNA分析用途など)、ディスプレイ(拡散板、導光板など)、マイクロ流路などの製造工程において好適に利用することが期待できる。   The pattern forming method of the present invention is expected to be used in a wide range of fields where a fine pattern is required. For example, imprint molds, photomasks, semiconductor devices, optical elements, wiring circuits (such as dual damascene wiring circuits), recording devices (such as hard disks and DVDs), medical testing chips (such as DNA analysis applications), displays (diffusion) Plate, light guide plate, etc.), microchannels and the like can be expected to be used suitably.

11…基板
12、12’…ハードマスク層
13、13’、23、23’…レジスト膜
14、14’、24、24’…レジストパターン
15、15’…ハードマスクパターン
16…パターニングされた基板(1段)
17…パターニングされた基板(2段)
18…倒壊したレジストパターン
21…石英基板
22、22’…Cr層
25、25’…Crパターン
26…パターニングされた石英基板(1段)
27…パターニングされた石英基板(2段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate 12, 12 '... Hard mask layer 13, 13', 23, 23 '... Resist film 14, 14', 24, 24 '... Resist pattern 15, 15' ... Hard mask pattern 16 ... Patterned substrate ( 1 step)
17 ... Patterned substrate (two steps)
18 ... Collapsed resist pattern 21 ... Quartz substrate 22, 22 '... Cr layer 25, 25' ... Cr pattern 26 ... Patterned quartz substrate (one stage)
27 ... Patterned quartz substrate (two steps)

Claims (4)

3次元構造パターンを形成するパターン形成方法であって、
基板にハードマスク層を形成する工程と、
前記ハードマスク層をエッチングマスクとして、前記基板に第1の異方性エッチングを行う工程と、
既に前記第1の異方性エッチングによって段差を備えた前記基板に第2のハードマスク層を形成する工程と、
前記第2のハードマスク層をエッチングマスクとして、前記基板に第2の異方性エッチングを行う工程と、
を備え
基板に第1番目のパターンを形成する工程と、
前記基板の第1番目のパターンが形成された側に、順に、2番目からN番目までのパターンを形成する工程と、を備え、
前記第N番目のパターンの線幅は第(N−1)番目のパターンの線幅よりも大きいことを特徴とするパターン形成方法。
A pattern forming method for forming a three-dimensional structure pattern,
Forming a hard mask layer on the substrate;
Performing the first anisotropic etching on the substrate using the hard mask layer as an etching mask;
Forming a second hard mask layer on the substrate already provided with a step by the first anisotropic etching;
Performing a second anisotropic etching on the substrate using the second hard mask layer as an etching mask;
Equipped with a,
Forming a first pattern on the substrate;
Forming the second to Nth patterns in order on the side of the substrate on which the first pattern is formed,
A pattern forming method, wherein a line width of the Nth pattern is larger than a line width of the (N-1) th pattern .
請求項1記載のパターン形成方法において、
基板は、石英基板であり、
ハードマスク層は、クロムからなる層であることを特徴とするパターン形成方法。
In the pattern forming method according to claim 1,
The substrate is a quartz substrate,
The pattern forming method, wherein the hard mask layer is a layer made of chromium.
請求項1または2に記載のパターン形成方法を用いて製造されたインプリントモールド。 The imprint mold manufactured using the pattern formation method of Claim 1 or 2 . 請求項1または2に記載のパターン形成方法を用いて製造されたフォトマスク。 Photomask fabricated using the pattern forming method according to claim 1 or 2.
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