JP5627990B2 - インプリント用モールドの製造方法 - Google Patents
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従来、クロム膜のエッチング幅や深さの不均一性を改善するための、多段のエッチングを用いて複数の層からなる薄膜パターンを形成する方法(下記特許文献1)や、レジストの薄膜化を可能とするための、レジストパターンをマスクとして薄膜のパターンを形成し、さらに形成した薄膜パターンをマスクとして第2層以降の薄膜パターンを形成する方法(下記特許文献2)などが知られている。
(構成1)
透光性基板上にパターンを形成するための薄膜を有するマスクブランクを用いるインプリント用モールドの製造方法であって、前記薄膜は、前記透光性基板の表面に接して形成されており、少なくとも上層および下層の積層膜からなり、前記下層は、ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)のうちの少なくとも一方の元素を含有する材料で形成され、前記上層は、前記下層の酸化を抑制する材料で形成され、前記薄膜をエッチング加工して前記薄膜のパターンを形成する工程と、該薄膜のパターンをマスクとして前記透光性基板をエッチング加工してモールドパターンを形成する工程と、該モールドパターンを形成した後、前記薄膜の下層を、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、およびキセノン(Xe)のうちいずれかの元素とフッ素(F)との化合物を含む非励起状態の物質に接触させて除去する工程と、を有することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法である。
前記薄膜の上層は、クロム(Cr)を含有する材料で形成されていることを特徴とする構成1に記載のインプリント用モールドの製造方法である。
(構成3)
前記薄膜の上層を形成する材料は、さらに窒素を含有することを特徴とする構成2に記載のインプリント用モールドの製造方法である。
前記薄膜の下層を形成する材料は、さらにタンタルを含有することを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法である。
(構成5)
前記薄膜の下層を形成する材料は、酸素を実質的に含有しないことを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法である。
前記薄膜の上層の膜厚は、1.5nm以上3nm以下の範囲であることを特徴とする構成1乃至5のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法である。
(構成7)
前記薄膜の下層の膜厚は、3nm以上10nm以下の範囲であることを特徴とする構成1乃至6のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法である。
前記薄膜のパターンを形成する工程は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記薄膜をエッチング加工することを特徴とする構成1乃至7のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法である。
本発明に係るインプリント用モールドの製造方法において使用するマスクブランクは、透光性基板上に、パターンを形成するための薄膜を有するマスクブランクであって、前記薄膜は、前記透光性基板の表面に接して形成されており、少なくとも上層および下層の積層膜からなり、前記下層は、ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)のうちの少なくとも一方の元素を含有する材料で形成され、前記上層は、前記下層の酸化を抑制する材料で形成されている。
図1に示す実施の形態においては、本発明に使用するマスクブランク10は、透光性基板1上に、パターンを形成するための薄膜2を有しており、前記薄膜2は、前記透光性基板1の表面に接して形成されており、上層4および下層3の積層膜からなっている。
微細なパターン、例えばハーフピッチ32nm未満のパターンを精度よく形成するためには、レジストを薄膜化する、レジストパターン断面縦方向(レジストパターンの厚み方向)のエッチング進行(レジストの後退)を抑制する、薄膜パターン断面横方向のエッチング進行(エッチングの等方性)を抑制する、といった課題があるが、薄膜パターンをウェットエッチングで形成した場合には、薄膜パターン断面横方向のエッチング進行が本質的に発生するため、微細パターンの形成にはドライエッチングが好適である。
例えば、下層3の材料として、ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)の少なくとも一方の元素又はその化合物(例えばHfZrなど)を選択することができ、さらにこれらの材料をベース材料として、例えばTa,B,Ge,Nb,Si,C等の副材料を加えた材料を選択することもできる。これらの材料は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスに対するドライエッチング速度が速く、かつフッ素系ガスに対するエッチング耐性が高いという優れた特性を有する。しかし、これらの材料は、酸化が進行してしまうと、フッ素系ガスに対するドライエッチングが困難なだけでなく、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスに対するドライエッチング速度が大幅に低下してエッチングが難しくなるという特性も有する。このため、下層2の酸化が進行することから保護する保護膜としての上層4が必要となる。
本発明では、これら上層4のクロムを含有する材料の中でも、窒素を含有する材料が好適である。窒素を含有することにより、膜応力を低減することができ、下層との密着性も向上する。窒素を含有する場合、窒素の含有量は、30原子%〜70原子%の範囲であることが好ましい。
また、上層4は、後述の透光性基板1(ガラス基板)のパターニングに用いるフッ素系ガスによるドライエッチングに対してはとくに耐性を持たせる必要はないため、この観点からの材料選択を考慮しなくてもよい。
また、本発明に使用するマスクブランク10は、上記薄膜2の上に、レジスト膜を形成した形態であっても構わない。
すなわち、本発明に使用するマスクブランクにおける前記薄膜をエッチング加工して前記薄膜のパターンを形成する工程と、該薄膜のパターンをマスクとして前記透光性基板をエッチング加工してモールドパターンを形成する工程と、該モールドパターンを形成した後、前記薄膜の下層を、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、およびキセノン(Xe)のうちいずれかの元素とフッ素(F)との化合物を含む非励起状態の物質に接触させて除去する工程と、を有することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法である。
本発明に使用するマスクブランク10(図1)の上面に、例えば電子線描画用のレジストを所定の厚みに塗布し、所定のベーク処理を行って、マスクブランク10上にレジスト膜を形成する。例えばハーフピッチ32nm未満の微細パターンを形成する観点からは、レジスト膜の膜厚を100nm以下とすることが好ましく、特に40〜80nmの範囲とすることが好適である。
次に、レジストパターン5を形成したマスクブランク10を、ドライエッチング装置に導入し、実質的に酸素を含まないエッチングガス(例えば塩素系ガス)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5をマスクとして薄膜の上層4及び下層3をエッチング加工して、図2(b)に示すように上層パターン7及び下層パターン6の積層膜パターンを形成する。
なお、この時点で、上記レジストパターン5及び上層パターン7は残存していてもよいが(図2(c)参照)、後でこれらのパターンを除去する工程を省く観点からは、このフッ素系ガスを用いたドライエッチングによって、上記レジストパターン5及び上層パターン7も同時にエッチング除去されるように(図2(d)参照)、上層4の材料や、レジスト及び上層4の膜厚などを予め選択することも好適である。
次に、上記レジストパターン11を形成したマスクブランクについて、例えばドライエッチングにより、レジストパターン11で保護されている部分以外の下層パターン6(図2(e)、(f)では下層パターン6のみを示しているが、下層パターン6上に上層パターン7が残存している場合は上層パターン7および下層パターン6)を除去し、続いて透光性基板1にウェットエッチングを行い、さらにレジストパターン11を除去することで、図2(f)に示すような台座構造12を作製する。
さらに上記ガラスパターン8上の下層パターン6を本発明の方法によって除去する(下層パターン6上に上層パターン7が残存している場合は、まず上層パターン7を適当なエッチング手段により除去してから、下層パターン6を除去する)ことにより、図2(g)に示すような構造のモールドパターン(ガラスパターン8)が形成されたインプリント用モールド20が得られる。
本発明においては、いずれの製造工程を経るにしても、ガラスパターンを形成した後、前記薄膜の下層(パターン)を、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、およびキセノン(Xe)のうちいずれかの元素とフッ素(F)との化合物を含む非励起状態の物質に接触させることで除去することが好適である。本発明に使用するマスクブランクでは、下層は、ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)のうちの少なくとも一方の元素を含有する材料で形成されている。ガラスパターン(モールドパターン)8を形成後に残存する下層(パターン)は、上層(パターン)が除去された時点で酸化が進行しやすい。酸化が進行した下層(パターン)は、塩素系ガスによるドライエッチングでの除去は容易ではないが、従来技術では、ガラスパターン8とのエッチング選択性があまり高くない状況で、塩素系ガスによるドライエッチングで下層(パターン)を除去することになってしまう。この場合、ガラスパターン(モールドパターン)8の表面粗さの悪化やダメージ、パターンエッジの丸まり等が生じる恐れがある。これに対して、本発明では、酸化が進行した下層(パターン)であっても、塩素、臭素、ヨウ素、およびキセノンのうちいずれかの元素とフッ素との化合物を含む非励起状態の物質に接触させることで、すでに形成されているガラスパターンの表面粗さの悪化を抑制しつつ、ダメージを与えることなく除去することが可能である。そのため、通常、上述のガラスパターン8を形成した時点(図2(c)工程の後、少なくともレジストパターン5を除去した時点)でパターン検査を実施するが、この際のパターン検査結果は、最終的に得られたインプリント用モールドのモールドパターンと良好な一致性を有する。
本発明においては、上述のガラスパターン8の形成後、ガラスパターン上に残存する下層パターン6を除去するために、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、およびキセノン(Xe)のうちいずれかの元素とフッ素(F)との化合物(以下、単に本発明のフッ素系化合物と呼ぶ。)を含む非励起状態の物質を適用することが特徴である。
上記ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)のうちの少なくとも一方の元素を含有した下層パターン6は、酸化が進行した状態であっても、非励起状態の本発明のフッ素系化合物の物質に対して良好なエッチング特性を有するのに対し、透光性基板1として用いるガラス基板は、ドライエッチングで用いられる励起状態であるフッ素系ガスのプラズマにはエッチングされやすいが、非励起状態の本発明のフッ素系化合物の物質に対してはエッチングされにくい特性を有している。従って、非励起状態の本発明のフッ素系化合物の物質に対しては、ガラス基板と下層パターン6との間で高いエッチング選択性を得ることができる。
この非励起状態の本発明のフッ素系化合物の物質は、流体の状態で接触させるとよく、特にガス状態で接触させることが好ましい。
本発明のフッ素系化合物を含む非励起のガス状態の物質を上記下層パターン6に接触させる場合の処理条件、例えばガス流量、ガス圧力、温度、処理時間については特に制約する必要はないが、本発明の作用を好ましく得る観点からは、下層(パターン)を形成する材料や膜厚によって適宜選定するのが望ましい。
この処理装置では、ガス充填容器33,34、流量制御器35,36、噴出ノズル37およびこれらの接続配管で、非励起ガス供給機が構成されている。処理基板31は、処理装置のチャンバー30内のステージ32上に設置される。例えば2種類のガス充填容器33,34内のガスがそれぞれ流量制御器35,36で流量が調節された後、混合され、噴出ノズル37から噴出されチャンバー30内に導入される。また、チャンバー30内のガスは、排気管38を通って排気ガス処理装置39で除害処理後、適宜排気される。
上記2種類のガスは、本発明のフッ素系化合物を含む物質をガス状態で使用する場合、一方が本発明のフッ素系化合物、他方が窒素ガス、あるいはアルゴン等の希ガスである。
(実施例1)
本実施例に使用するマスクブランクは、図1に示すような、透光性基板(ガラス基板)1上に、上層4と下層3の積層膜よりなる薄膜2を有する構造のものである。このマスクブランクは、以下のようにして作製される。
こうして石英基板上にTaHf膜とCrN膜の積層膜を形成したマスクブランク10の上面に、電子線描画用のレジスト(PRL009:富士フィルムエレクトリニクスマテリアルズ社製)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上層のCrN膜及び下層のTaHf膜を同時にエッチング加工して、前述の図2(b)に示すような上層パターンと下層パターンの積層膜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、走査型電子顕微鏡(SEM)によるパターン検査を行ったところ、ガラスパターンの幅、深さの寸法、精度において良好なパターンが形成されていることを確認した。
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、酸素を含まない塩素ガスを用いたドライエッチングにより、台座構造用のレジストパターンで保護されている部分以外のCrN上層膜およびTaHf下層膜を除去し、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%)でガラス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台座構造用レジストパターンを除去することで、前述の図2(f)に示すような深さが例えば15μm程度の台座構造を作製した。
このようにして、ガラスパターン上に残った下層パターンの除去を行い、前述の図2(g)に示すような構造のインプリント用モールドを得た。
本実施例は、本発明をDTRメディアの磁性材料を溝加工で除去するプロセスや、パターンドメディアの磁性パターン加工プロセスで使用するインプリントモールド(スタンパ)に適用する場合の実施例である。
本実施例におけるインプリントモールドでは、これに使用するマスクブランクとしては、透光性基板に直径150mm,厚み6.35mmの円板状の合成石英基板を適用した以外は前述の図1に示す実施例1で使用したものと同一の構造のマスクブランクを使用する。
上記マスクブランク上に実施例1と同様のレジスト膜を形成し、外径65mm、内径20mmの同心円に囲まれたエリアを溝パターン形成エリアとし、外径65mmの円の外側エリア、および内径20mmの円の内側エリアにおける上記レジスト膜を電子線描画機で全面露光した。次に、溝パターン形成エリア内に、ライン幅40nm、スペース幅80nmの溝パターンを電子線描画機で露光した。次に露光したレジスト膜を現像処理およびリンス洗浄して、溝パターンを有するレジストパターンを形成した。なお、ここで作製するインプリントモールドは、DTRメディア上のレジスト膜に直接転写する転写プロセスで使用するタイプであり、最終的にDTRメディア上に形成される磁性記録面のパターンは、磁性層幅が80nm、溝幅(溝に非磁性体で埋める場合は非磁性層幅)が40nmであるピッチが120nmのトラックが形成されることになる。
次に、上記台座構造用レジストパターンを形成したブランクについて、酸素を含まない塩素ガスを用いたドライエッチングにより、台座構造用のレジストパターンで保護されている部分以外のCrN上層膜およびTaHf下層膜を除去し、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%)でガラス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台座構造用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。
このようにして、ガラスパターン上に残った下層パターンの除去を行い、DTRメディアの溝加工プロセスで使用するインプリント用モールドを得た。
2 薄膜
3 下層
4 上層
5 レジストパターン
6 下層パターン
7 上層パターン
8 ガラスパターン(モールドパターン)
10 マスクブランク
11 レジストパターン
12 台座構造
20 インプリント用モールド
30 チャンバー
31 処理基板
32 ステージ
33,34 ガス充填容器
35,36 流量制御器
37 噴出ノズル
38 排気管
39 排気ガス処理装置
Claims (8)
- 透光性基板上にパターンを形成するための薄膜を有するマスクブランクを用いるインプリント用モールドの製造方法であって、
前記薄膜は、前記透光性基板の表面に接して形成されており、少なくとも上層および下層の積層膜からなり、
前記下層は、ハフニウム(Hf)およびジルコニウム(Zr)のうちの少なくとも一方の元素を含有する材料で形成され、
前記上層は、前記下層の酸化を抑制する材料で形成され、
前記薄膜をエッチング加工して前記薄膜のパターンを形成する工程と、
該薄膜のパターンをマスクとして前記透光性基板をエッチング加工してモールドパターンを形成する工程と、
該モールドパターンを形成した後、前記薄膜の下層を、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)、およびキセノン(Xe)のうちいずれかの元素とフッ素(F)との化合物を含む非励起状態の物質を100torr以上760torr未満の圧力で接触させて除去する工程と、
を有することを特徴とするインプリント用モールドの製造方法。 - 前記薄膜の上層は、クロム(Cr)を含有する材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記薄膜の上層を形成する材料は、さらに窒素を含有することを特徴とする請求項2に記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記薄膜の下層を形成する材料は、さらにタンタルを含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記薄膜の下層を形成する材料は、酸素を実質的に含有しないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記薄膜の上層の膜厚は、1.5nm以上3nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記薄膜の下層の膜厚は、3nm以上10nm以下の範囲であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法。
- 前記薄膜のパターンを形成する工程は、酸素を実質的に含有しない塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、前記薄膜をエッチング加工することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のインプリント用モールドの製造方法。
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