JP5534311B2 - マスクブランク用基板とその製造方法、インプリントモールド用マスクブランクとその製造方法、及びインプリントモールドとその製造方法 - Google Patents
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Description
インプリント法に使用するインプリントモールド(スタンパ)は同じ微細パターンを大量に転写するための原版となる。インプリント法は、転写対象物上に塗布されたレジスト膜にインプリントモールドを直接押し付けてパターンを転写する方式のため、インプリントモールドのパターンの断面形状も、作製される微細パターンの形状に大きく影響する。半導体回路の集積度が向上するにつれ、パターンの寸法は小さくなり、インプリントモールドの精度もより高いものが要求されてきている。特にインプリント法は、前記のとおりインプリントモールドを直接押し付ける転写方式であり、等倍でのパターン転写となるので、作製される微細パターン、例えば半導体回路パターンと要求される精度が同じになるため、インプリントモールドの方が例えばフォトマスクよりも高精度のものが要求されることになる。
(構成1)
基板と該基板の表側主表面上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのマスクブランクに用いる基板であって、前記基板は、所定の形状の孔を穿設してなる基材を含む少なくとも2枚の基材を接合することにより前記基板の裏側主表面にその少なくとも外周部を除く領域に前記孔からなる凹部を形成してなることを特徴とするマスクブランク用基板である。
前記基板を構成する少なくとも2枚の前記基材は、ガラスからなる基材を少なくとも含むことを特徴とする構成1に記載のマスクブランク用基板である。
(構成3)
前記基板に形成された前記凹部は、表側主表面のモールドパターン形成領域よりも大きな領域に形成されていることを特徴とする構成1又は2に記載のマスクブランク用基板である。
前記凹部の底面の表面粗さは、算術平均粗さRaで0.3nm以下であることを特徴とする構成1乃至3のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板である。
(構成5)
前記基板を構成する所定の形状の孔を穿設してなる基材とそれ以外の基材とは、熱膨張係数の異なる材料を組み合わせてなることを特徴とする構成1乃至4のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板である。
基板と該基板の表側主表面上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのマスクブランクに用いる基板の製造方法であって、少なくとも1枚の所定の形状の孔を穿設してなる平板状の第1の基材を作製する工程と、前記第1の基材と、少なくとも1枚の平板状の第2の基材とを接合することにより前記基板の裏側主表面にその少なくとも外周部を除く領域に前記孔からなる凹部を形成する工程とを有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法である。
前記第1の基材と前記第2の基材を接合する際の両者の接合面をそれぞれ所定の平坦度となるように仕上げる工程を含むことを特徴とする構成6に記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
(構成8)
前記第1の基材と前記第2の基材がいずれもガラスからなることを特徴とする構成6又は7に記載のマスクブランク用基板の製造方法である。
構成1乃至5のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板の表側主表面にパターン形成用の薄膜を備えたことを特徴とするインプリントモールド用マスクブランクである。
構成9に記載のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜及び前記基板をエッチング加工する工程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である。
所定の形状の孔を穿設してなる第1の基材を作製する工程と、第2の基材の表面にパターン形成用の薄膜を備えたマスクブランクを用いて第2の基材の表面に凹凸パターンを形成する工程と、前記第1の基材と、前記第2の基材の前記凹凸パターンを形成した面と反対側の面とを接合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である。
また、本発明によれば、このようなマスクブランク用基板を用いたインプリントモールド用マスクブランクを提供することができる。
また、本発明によれば、このようなマスクブランクを用いてモールドの剥離を容易にでき、モールドの破損等も防止できるインプリントモールドの製造方法を提供することができる。
本発明のマスクブランク用基板は、基板と該基板の表側主表面上に形成された薄膜とを有してなり、前記薄膜及び前記基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するためのマスクブランクに用いる基板であって、前記基板は、所定の形状の孔を穿設してなる基材を含む少なくとも2枚の基材を接合することにより前記基板の裏側主表面にその少なくとも外周部を除く領域に前記孔からなる凹部を形成してなることを特徴としている。
図1は本発明のマスクブランク用基板の一実施の形態を示すものであり、かかるマスクブランク用基板(以下、単に「基板」と呼ぶこともある。)1は、平板状の基材に所定の形状の孔2を穿設してなる第1の基材1aと、平板状の第2の基材1bの主表面同士を接合することにより、基板1の片面側、すなわちインプリントモールドのパターンを形成する側の表側主表面(パターン形成面)11と反対側の面である裏側主表面(凹部形成面)12に、その少なくとも外周部を除く領域に前記孔2からなる凹部3を形成したものである。図2は上記基板1を構成する第1の基材1aの平面図であるが、本実施の形態においては、上記第1の基材1aは、全体が矩形状を成しており、上記孔2については円形状を成している。また、上記第2の基材1bについても全体が上記第1の基材1aと同じ矩形状を成している。もちろん、基板1の外形はこのような矩形状に限定される必要はなく、また上記孔2の形状はこのような円形状に限定される必要はなく、矩形状や多角形状であってもよく、インプリントモールドの用途、大きさなどに応じて適宜決定される。
また、本発明の基板を構成する第1の基材1aと第2の基材1bのそれぞれの厚さは特に制約はされないが、第1の基材の厚さは、接合した後のマスクブランク用基板1の全体厚さに対して、0.1〜0.25倍の範囲とするのが好適である。第1の基材の厚さが0.25倍より厚くなると、第1の基材を変形させるために掛かる力が大きくなり過ぎ、変形後に元の形状に戻らなくなる恐れや、亀裂が入る恐れがある。また、第1の基材の厚さが0.1倍よりも薄くなると、基材の耐力が低く変形時に亀裂が入る恐れがある。
本発明は、本発明のマスクブランク用基板の製造方法についても提供するものであり、少なくとも1枚の所定の形状の孔を穿設してなる平板状の第1の基材を作製する工程と、前記第1の基材と、少なくとも1枚の平板状の第2の基材とを接合することにより前記基板の裏側主表面にその少なくとも外周部を除く領域に前記孔からなる凹部を形成する工程とを有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法である。
上記第1の基材1aを作製する工程における所定の形状の孔2を穿設するための加工手段としては、特に制約される必要はなく、公知の機械加工法、エッチング法などの微細加工方法を任意に用いることができる。具体的には、例えば、レーザー加工、切削加工、ガスクラスターイオンビーム(GCIB)に代表されるイオンビームミリング加工、磁性流体研磨(magneto-rheological finishing:MRF)加工、ウォータージェット加工、エッチング(ウェットエッチング、ドライエッチング)、研磨スラリーを用いた研磨加工、等の微細加工方法の中から、基材の材質、加工する孔の形状や大きさ等を考慮して適宜選択して用いればよい。
したがって、接合する第1の基材1aと第2の基材1bのそれぞれの材質に応じて好適な接合方法を適宜選択して用いればよい。
また、上記第2の基材1bにおける接合面と反対側の面、つまりパターン形成面11については、インプリントモールドの微細モールドパターン(凹凸パターン)を形成するためのマスクブランクとするための薄膜を成膜できるように好適な表面状態に仕上げておくことが望ましい。
本発明は、インプリントモールド用マスクブランクについても提供するものであり、本発明のマスクブランク用基板の前記凹部を形成した裏側主表面とは反対側の表側主表面にパターン形成用の薄膜を備えたことを特徴とするインプリントモールド用マスクブランクである。
すなわち、図3に示すインプリントモールド用マスクブランク10は、本発明のマスクブランク用基板1の前記凹部3を形成した裏側主表面とは反対側の表側主表面、すなわちインプリントモールドのパターンを形成する側の面(パターン形成面)11に、パターン形成用の薄膜4を備えたものである。
勿論、このような薄膜の構成および材料の例示はあくまでも一例であり、本発明はこれらに制約される必要はまったくない。
スパッタリング成膜法によってたとえば上述の積層膜よりなる薄膜の下層として例えばTaHf膜を成膜する場合、スパッタターゲットとしてTaとHfの合金ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを用いる。また、上記積層膜の上層として例えばCrN膜を成膜する場合、スパッタターゲットとしてCrターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに窒素ガスを混合したものを用いる。
また、本発明のインプリントモールド用マスクブランクは、上記薄膜4の上に、レジスト膜を形成した形態であっても構わない。
本発明は、インプリントモールドの製造方法についても提供するものであり、本発明のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜及び基板をエッチング加工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である。
まず、本発明のマスクブランク10の薄膜4の上面に、例えば電子線描画用のレジストを塗布し、所定のベーク処理を行って、マスクブランク10上にレジスト膜5を形成する(図5(a)参照)。
ここで、ドライエッチング装置からマスクブランクを一旦取り出して、残存する上記レジストパターン5aを除去してもよい(同図(d)参照)。
なお、上記薄膜4の層構成、材質によっては、エッチング加工を1段階ではなく、2段階以上で行うこともある。
次いで、上記薄膜パターン4aをマスクとして基板1をエッチング加工して、基板1の凹凸パターン(段差パターン)6を形成する(同図(e)参照)。
次いで、上記レジストパターン7を形成したマスクブランクについて、例えばウェットエッチングにより、レジストパターン7で保護されている部分以外の薄膜4を除去し、さらに基板1に例えばウェットエッチングを行い、さらにレジストパターン7を除去することで、同図(g)に示すような台座構造8を作製する。またさらに上記凹凸パターン6上の薄膜パターン4aを除去することにより、同図(h)に示す構造のインプリントモールド20を得る。
なお、このインプリントモールドの製造方法の場合、第1の基材と第2の基材とを接合するときには、第2の基材の表側主表面に形成されている凹凸パターンを少なくとも保護する保護膜を形成しておくことが望ましい。保護膜としては、接合後に剥離するときに基材へのダメージが極力小さい材料が望ましく、例えば、レジスト膜等の溶剤で除去可能な樹脂材料や、基材を形成する材料に対して高いエッチング選択性を有する金属材料(Cr系材料やTa系材料)などが挙げられる。なお、この保護膜に樹脂材料を適用する場合においては、第1の基材と第2の基材との接合方法は、前記の接合法のうち、加熱の不要な接着法、フッ酸接合法、光学溶着法が望ましい。
本発明により得られるインプリントモールド20は、被転写体(転写対象物)30における被転写体構成層(例えばシリコンウェハ)31上に塗布されたレジスト膜(例えばUV硬化型樹脂や熱硬化型樹脂)32に直接押し付けて凹凸パターン6を転写する。
本発明により得られるインプリントモールドを用いることにより、離型時のモールドの剥離をより小さい力で容易にでき、そのため被転写体上に転写されたパターンの破損や、モールドの破損等も有効に防止することができる。
(実施例1)
所定形状、大きさ、板厚に加工した合成石英からなる第1の基材1a(大きさ152mm×152mm×厚さ5.00mm)と第2の基材1b(大きさ152mm×152mm×厚さ1.30mm)を用意した。
これら2枚の基材1a,1bとも、その両主表面を所定の平滑度及び平坦度となるように、研磨スラリーを用いて鏡面研磨加工を行った。とくに、各基材1a,1bの接合面となる面については、平坦度が5μm以下になるように研磨加工を行った。また、第2の基材1bの両主表面の表面粗さを、算術平均粗さRaで0.3nm以下となるように研磨加工を行った。
次いで、これら第1の基材1aと第2の基材1bとを、5μm以下の平坦度に仕上げられている接合面同士が重なり合わされた状態で1700℃の高温炉内に入れて接合した。
以上のようにして、本発明のマスクブランク用基板を作製した。
実施例1と同様にして表面研磨加工、抜き孔加工を施した合成石英からなる第1の基材1aと、実施例1と同様にして表面研磨加工を施した合成石英からなる第2の基材1bを、UV硬化型接着剤を用いて接合することにより、本発明のマスクブランク用基板を作製した。
実施例1と同様にして表面研磨加工、抜き孔加工を施した合成石英からなる第1の基材1aと、実施例1と同様にして表面研磨加工を施した合成石英からなる第2の基材1bを、フッ酸結合法により接合した。第2の基材1bの接合面にフッ酸溶液(フッ酸濃度5wt%)を滴下し、第1の基材1aと第2の基材1bの接合面同士を重ね合わせ、両基材の接合面とは反対側の主表面から加圧して接合した。
以上のようにして、本発明のマスクブランク用基板を作製した。
実施例1と同様にして表面研磨加工、抜き孔加工を施した合成石英からなる第1の基材1aと、実施例1と同様にして表面研磨加工を施した合成石英からなる第2の基材1bを光学溶着法により接合した。ただし、実施例1とは異なり、各基材1a,1bの接合面となる面については、面精度がλ/10、平坦度で60nm以下となるように研磨加工を行った。そして、高い面精度(高平坦度)に仕上げた第1の基材1aと第2の基材1bの接合面同士を重ね合わせ、両基材の接合面とは反対側の主表面から加圧して接合した。
以上のようにして、本発明のマスクブランク用基板を作製した。
実施例1と同様にして表面研磨加工、抜き孔加工を施したシリコンからなる第1の基材1aと、実施例1と同様にして表面研磨加工を施した合成石英からなる第2の基材1bとを、陽極接合法により接合した。陽極接合法の条件は、1000℃に加熱しながら、500Vの電圧を印加することで接合を行った。
以上のようにして、本発明のマスクブランク用基板を作製した。
上記実施例1により得られた本発明のマスクブランク用基板の表側主表面上に、枚葉式スパッタ装置を用いて、スパッタターゲットにタンタル(Ta)とハフニウム(Hf)の合金ターゲット(原子%比 Ta:Hf=80:20)を用い、アルゴンガス雰囲気(ガス圧0.3Pa)で、DC電源の電力を2.0kWとし、反応性スパッタリング(DCスパッタリング)により、TaHf膜(導電性膜)を膜厚7nmで成膜し、引き続いて、クロムターゲットを用い、アルゴン(Ar)と窒素(N2)の混合ガス雰囲気で、CrN膜(Cr:N=80:20原子%比)を膜厚2.5nmで成膜することにより、TaHf膜とCrN膜の積層薄膜を形成して、インプリントモールドの作製に用いるマスクブランクを作製した。
上記実施例6により得られたマスクブランクを用いて以下のようにインプリントモールドを作製した。
本発明のマスクブランク用基板上にTaHf膜とCrN膜の積層薄膜を形成したマスクブランクの上面に、電子線描画用のレジスト(富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ PRL009)を50nmの厚みに塗布し、所定のベーク処理を行って、マスクブランク上にレジスト膜を形成した。
次に、上記レジストパターンを形成したマスクブランクを、ドライエッチング装置に導入し、酸素を含まない塩素ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、上記レジストパターンをマスクとしてTaHf膜とCrN膜の積層薄膜をエッチング加工して、この積層薄膜からなるパターンを形成した。この時のエッチング終点は、反射光学式の終点検出器を用いることで判別した。
ここで、ドライエッチング装置からマスクブランクを一旦取り出して、残存する上記レジストパターンを硫酸過水溶液によって除去した。
なお、ここでガラスパターンの断面形状を確認するため、上記と同様に作製した評価用のブランクを破断し、走査型電子顕微鏡によるパターン断面の観察を行ったところ、ガラスパターンの幅が、上記積層薄膜パターンの幅とほとんど同じであること、およびガラスパターンの深さが均一であることを確認した。
次に、上記台座構造用のレジストパターンを形成したマスクブランクについて、硝酸第2セリウムアンモニウム液によるウェットエッチングにより、上記レジストパターンで保護されている部分以外の積層薄膜を除去し、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液(HF濃度4.6wt%、NH4F濃度36.4wt%)で合成石英ガラスからなる基板にウェットエッチングを行い、さらに硫酸過水により上記レジストパターンを除去することで、深さが例えば15μm程度の台座構造を作製した。さらに上記ガラスパターン上の積層薄膜パターンを硝酸第2セリウムアンモニウム液で除去し、インプリントモールド(前述の図5(h)参照)を得た。
次に、得られたインプリントモールドを、前述の図4に示すように、被転写体(転写対象物)における例えばシリコンウェハ上に塗布されたレジスト膜(例えばUV硬化型樹脂)に直接押し付けてパターンを転写する工程を繰り返し実施したが、本発明により得られるインプリントモールドを用いることにより、離型時のモールドの剥離をより小さい力で容易にでき、被転写体上に転写されたパターン(レジストパターン)の破損や、モールドの破損等は発生しなかった。
1a 第1の基材
1b 第2の基材
2 孔
3 凹部
4 薄膜
4a 薄膜パターン
5 レジスト層
5a レジストパターン
6 凹凸パターン
7 レジストパターン
8 台座構造
10 インプリントモールド用マスクブランク
11 パターン形成面
12 凹部形成面
20 インプリントモールド
30 被転写体
31 被転写体構成層
32 レジスト膜
Claims (18)
- 基板と該基板の表側主表面上に形成された薄膜とを有するマスクブランクに用いる基板であって、
前記マスクブランクは、前記薄膜及び前記基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するために用いられるものであり、
前記基板は、所定の形状の孔を穿設してなる基材を含む少なくとも2枚の基材を接合することにより前記基板の裏側主表面にその少なくとも外周部を除く領域に前記孔からなる凹部を形成してなることを特徴とするマスクブランク用基板。 - 前記基板を構成する少なくとも2枚の前記基材は、ガラスからなる基材を少なくとも含むことを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク用基板。
- 前記基板は、接着剤を介して2枚の基材を接合したものであることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク用基板。
- 前記基板は、2枚の基材を接合したものであり、一方の基材がガラスからなり、他方の基材がシリコンまたは金属からなり、2枚の前記基材の接合界面で共有結合を構成していることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク用基板。
- 前記基板は、SiN、SiCおよびアモルファスシリコンから選ばれるいずれかの材料で形成された薄膜を介してガラスからなる2枚の基材を接合したものであることを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク用基板。
- 前記基板に形成された前記凹部は、表側主表面のモールドパターン形成領域よりも大きな領域に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板。
- 前記凹部の底面の表面粗さは、算術平均粗さRaで0.3nm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板。
- 前記基板を構成する所定の形状の孔を穿設してなる基材とそれ以外の基材とは、熱膨張係数の異なる材料を組み合わせてなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板。
- 基板と該基板の表側主表面上に形成された薄膜とを有するマスクブランクに用いる基板の製造方法であって、
前記マスクブランクは、前記薄膜及び前記基板をエッチング加工してインプリントモールドを作製するために用いられるものであり、
少なくとも1枚の所定の形状の孔を穿設してなる平板状の第1の基材を作製する工程と、前記第1の基材と、少なくとも1枚の平板状の第2の基材とを接合することにより前記基板の裏側主表面にその少なくとも外周部を除く領域に前記孔からなる凹部を形成する工程とを有することを特徴とするマスクブランク用基板の製造方法。 - 前記凹部を形成する工程は、溶接法、接着法、陽極接合法、フッ酸接合法および光学溶着法から選ばれるいずれかの方法を用いて前記第1の基材と前記第2の基材とを接合することを特徴とする請求項9に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記第1の基材と前記第2の基材を接合する際の両者の接合面をそれぞれ所定の平坦度となるように仕上げる工程を含むことを特徴とする請求項9に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記第1の基材と前記第2の基材がいずれもガラスからなることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 前記凹部を形成する工程は、前記第1の基材と前記第2の基材のうち、少なくとも一方の基材の接合面にSiN、SiCおよびアモルファスシリコンから選ばれるいずれかの材料からなる薄膜を形成した後、前記第1の基材と前記第2の基材を陽極接合法で接合することを特徴とする請求項12に記載のマスクブランク用基板の製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板の表側主表面にパターン形成用の薄膜を備えたことを特徴とするインプリントモールド用マスクブランク。
- 請求項9乃至13のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板の製造方法で製造されたマスクブランク用基板の表側主表面にパターン形成用の薄膜を設けたことを特徴とするインプリントモールド用マスクブランクの製造方法。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のマスクブランク用基板の表側主表面に凹凸パターンを備えることを特徴とするインプリントモールド。
- 請求項14に記載のインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜及び前記基板をエッチング加工する工程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。
- 請求項15に記載のインプリントモールド用マスクブランクの製造方法で製造されたインプリントモールド用マスクブランクにおける前記薄膜及び前記基板をエッチング加工する工程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。
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