JP5892690B2 - レジストパターン形成方法及びモールド製造方法 - Google Patents
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Description
ホール11間のパターン部分12の消失抑制のためには、レジストパターン10の形成にあたりディスカムを行わないようにすることも考えられる。ところが、ディスカムを行わないと、レジストパターン10のパターン形状がバラツキを有したものとなり得ることが広く知られている。つまり、ディスカムを行わない場合においても、レジストパターン10を所望形状に形成することが困難となる。
さらに具体的には、レジスト膜をパターニングした後にアモルファスカーボン膜を成膜する場合には、例えば斜め成膜といった手法(垂直方向ではなく斜め方向から成膜粒子が飛んで来るようにすることでホール11内のボトム部分が陰になり成膜され難くする手法)を用いなければ、パターニング後のレジスト膜のトップ(上面)部分とホール11内のボトム部分とに同程度のアモルファスカーボン膜が付いてしまう。つまり、ホール11内のボトム部分にアモルファスカーボン膜が成膜されないようにするためには、例えば斜め成膜といった特別な成膜手法を用いる必要が生じる。ところが、斜め成膜等の成膜手法を用いた場合には、全面にわたり均一な膜厚の膜形成を行うことが困難となる。また、斜め成膜等の成膜手法を用いた場合には、例えばホールサイズが小さいときはボトム部分に膜が付き難いのに対し、ホールサイズが大きいときはボトム部分に膜が付き易くなるといったように、成膜態様に必ずパターンサイズ依存性が出てしまう。したがって、サイズが混在しているパターンに対応する場合については、アモルファスカーボン膜の成膜制御が困難である。さらには、BPMに対応するホールパターンのみであれば比較的全方向からボトム部分が陰になり易いが、DTRに対応するラインアンドスペースパターンの場合は全方向からボトム部分を陰にすることは困難である。したがって、パターンの形状が混在している場合についても、アモルファスカーボン膜の成膜制御が困難である。つまり、例え斜め成膜といった成膜手法を用いてみても、レジスト膜をパターニングした後にアモルファスカーボン膜を成膜する場合には、ホール11内のボトム部分にアモルファスカーボン膜が成膜されてしまう可能性が高いと言える。
このように、ホール11内にアモルファスカーボン膜が成膜されてしまうと、パターニング後のレジスト膜が全面的にアモルファスカーボン膜によって覆われることになるため、レジスト材料とアモルファスカーボンとのエッチング耐性の違いを顕在化させることができない。したがって、アモルファスカーボン膜を形成しても、パターン微細化に伴うパターン部分の消失等を抑制することができず、結果として所望形状のレジストパターン形成が困難なままとなる。
本発明の第1の態様は、パターン描画されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法であって、前記レジスト膜の現像に先立ち、当該レジスト膜に比べてエッチング耐性が高い保護膜を当該レジスト膜の上面に形成する保護膜形成工程と、前記保護膜の形成後に当該保護膜の上から現像剤を供給することにより、前記保護膜を浸透して前記レジスト膜まで到達した前記現像剤による当該レジスト膜の現像を行い、当該レジスト膜が残るパターン部分上面に前記保護膜を有してなる前記レジストパターンを形成する現像工程とを備えることを特徴とするレジストパターン形成方法である。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の発明において、前記保護膜形成工程では、前記レジスト膜に比べて5倍以上のエッチング耐性を有する前記保護膜を形成することを特徴とする。
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の発明において、前記レジスト膜がα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料からなる場合に、前記保護膜としてアモルファスカーボン膜を形成することを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1、第2または第3の態様に記載の発明において、被加工物となる基体上に前記レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜の上面に形成された前記保護膜の上から、前記保護膜を透過し前記レジスト膜に到達するエネルギービームを照射して、前記レジスト膜に対するパターン描画を行う描画工程と、をさらに備え、前記レジスト膜形成工程、前記保護膜形成工程、前記描画工程、前記現像工程の順で各工程を行って前記レジストパターンを形成することを特徴とする。
本発明の第5の態様は、第4の態様に記載の発明において、前記保護膜形成工程では、形成する前記保護膜の膜厚を、前記描画工程で照射するエネルギービームが透過し、前記現像工程で供給する現像剤が浸透し、かつ、当該現像剤によって除去される前記レジスト膜の不要なパターン部分と共に当該不要なパターン部分上面における前記保護膜が除去される膜厚とすることを特徴とする。
本発明の第6の態様は、第5の態様に記載の発明において、前記保護膜がアモルファスカーボン膜であり、前記レジスト膜がα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料からなり、前記エネルギービームが電子線ビームであり、前記現像剤が前記レジスト材料に対して溶解性を有するものである場合に、前記アモルファスカーボン膜の膜厚を3nm以下とすることを特徴とする。
本発明の第7の態様は、第1、第2または第3の態様に記載の発明において、被加工物となる基体上に前記レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜の上面にエネルギービームを照射して、前記レジスト膜に対するパターン描画を行う描画工程と、をさらに備え、前記レジスト膜形成工程、前記描画工程、前記保護膜形成工程、前記現像工程の順で各工程を行って前記レジストパターンを形成することを特徴とする。
本発明の第8の態様は、第7の態様に記載の発明において、前記保護膜形成工程では、形成する前記保護膜の膜厚を、前記現像工程で供給する現像剤が浸透し、かつ、当該現像剤によって除去される前記レジスト膜の不要なパターン部分と共に当該不要なパターン部分上面における前記保護膜が除去される膜厚とすることを特徴とする。
本発明の第9の態様は、第8の態様に記載の発明において、前記保護膜がアモルファスカーボン膜であり、前記レジスト膜がα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料からなり、前記エネルギービームが電子線ビームであり、前記現像剤が前記レジスト材料に対して溶解性を有するものである場合に、前記アモルファスカーボン膜の膜厚を3nm以下とすることを特徴とする。
本発明の第10の態様は、第1から第9のいずれか1態様に記載の発明において、前記現像工程の後、レジスト残渣を除去するディスカム工程を行うことを特徴とする。
本発明の第11の態様は、第1から第10のいずれか1態様に記載の発明において、前記レジスト膜がポジ型レジストを用いて形成されることを特徴とする。
本発明の第12の態様は、第1から第11のいずれか1態様に記載のレジストパターン形成方法を用いて形成した前記レジストパターンをマスクにして被加工物である基体に対するエッチング加工を行うエッチング工程と、前記エッチング加工を行った後の前記基体上から前記レジストパターンおよび当該レジストパターンの上面層を構成する前記保護膜を剥離するレジスト剥離工程と、を経て、前記レジストパターンに対応する形状のパターンが前記基体に加工されてなるモールドを得ることを特徴とする。
本発明の第13の態様は、第12の態様に記載の発明において、前記モールドは、ナノインプリント用原盤となるモールドであることを特徴とする。
1.モールド製造方法の説明
2.レジストパターン形成方法の説明
(a)レジストパターン形成方法の概要
(b)第1実施形態
(c)第2実施形態
3.本実施形態の効果
4.変形例
ここでは、ナノインプリント用原盤となるモールドの製造方法を例に挙げて説明する。
図1は、本発明に係るモールド製造方法の概要を示す断面概略図である。
基板2は、後述するように、ナノインプリント用のモールド5となるものである。このことから、基板2としては、石英基板等の透光性基板を用いることが考えられる。石英基板は、平坦度および平滑度に優れるため、例えばナノインプリント用のモールド5として用いてパターン転写を行う場合に、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。ただし、基板2は、石英基板に限定されることはなく、例えばシリコン基板のように、他の形成材料によって構成されたものでも構わない。基板2の平面形状は、矩形、多角形、半円形等であってもよいが、レジスト塗布の際に回転を利用した均一塗布が可能であることから、円盤形状とすることが考えられる。
ハードマスク膜3は、基板2に対するエッチングに用いられるものであり、例えばクロム(Cr)化合物による金属膜を用いて形成することが考えられる。このような金属膜であれば、十分な導電性、酸化防止性およびエッチング耐性が得られるからである。ただし、ハードマスク膜3は、ここで挙げた金属膜に限定されることはなく、他の形成材料によって構成されたものであっても構わない。さらには、必ずしも単一層からなる膜である必要はなく、複数層からなる積層膜であっても構わない。なお、ハードマスク膜3は、後述するレジストパターン4の形成材料との密着性が良好であり、かつ、当該形成材料とのエッチング選択性が良好であるものが好ましい。また、ハードマスク膜3の膜厚は、基板2に対するエッチングが完了するまで残存する厚さであることが好ましい。
次に、レジストパターン4の形成方法について説明する。
図2は、本発明に係るレジストパターン形成方法の概要を示す断面概略図である。
既に説明したように、レジストパターン4については、ホール等の狭ピッチ化が進展すると、これに伴ってホール間のパターン部分の消失等が起こり易くなる。これを抑制するためには、レジスト材料に比べてエッチング耐性が高い保護膜を用いて、当該レジスト材料のエッチング耐性の低さを補うことが有効であると考えられる。
(イ)保護膜7は、レジスト膜6のエッチング耐性の低さを確実に補うべく、当該レジスト膜6の形成材料に比べてエッチング耐性が高い形成材料を用いて形成する。ここでいうエッチング耐性は、主として、レジスト残渣を除去するディスカムの際に用いる処理ガスに対するエッチング耐性のことをいう。ただし、被加工物となる基体(例えばハードマスク膜3)をエッチングする際に用いるエッチャントに対するエッチング耐性が該当することもあり得る。
(ロ)また、保護膜7は、当該保護膜7の形成後にレジスト膜6の現像を行うことから、当該現像の際に用いる現像剤が保護膜7を浸透してレジスト膜6まで到達するような形成材料および膜厚にて形成する。
(ハ)そして、保護膜7は、レジスト膜6を現像する際に、当該現像によって溶解除去されるレジスト溶解部とともに、保護膜における当該レジスト溶解部上の部分が除去されるような膜厚にて形成する。すなわち、現像によってレジスト溶解部が溶解除去された後は、当該溶解除去によって形成されたホール部分または溝部分の上方側に、図2(e)に示すように保護膜7が自立状態で残存することなく、当該溶解除去によってレジスト溶解部と合わせて除去されてしまうような薄さで、保護膜7を形成する。
(ニ)また、保護膜7は、当該保護膜7の形成後にレジスト膜6に対するパターン描画を行う場合には、当該パターン描画に用いるエネルギービームが保護膜7を透過しレジスト膜6まで到達するような形成材料および膜厚にて形成する。
(ホ)さらに、保護膜7は、当該保護膜7の形成後にレジスト膜6に対するパターン描画を行う場合には、当該パターン描画に用いるエネルギービームを照射しても、当該エネルギービームによる構造変化が生じない形成材料にて形成する。
第1実施形態として例に挙げるレジストパターン形成方法では、レジスト膜形成工程、保護膜形成工程、描画工程、現像工程、ディスカム工程の順で各工程を行って、レジストパターン4を形成する。以下、これらの各工程について、詳細に説明する。
レジスト膜形成工程では、図2(a)に示すように、マスクブランク1におけるハードマスク膜3の上面に、レジスト膜6を形成する。レジスト膜6の形成材料としては、例えばα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料のように、電子線描画用のレジスト材料として一般的なもの(具体的には日本ゼオン社製ZEP520A)を用いることが考えられる。
なお、このα−クロロアクリル酸エステルとしては、一般的なアクリル酸エステル構造(α−クロロアクリル酸メチルやα−クロロアクリル酸エチル等)を有するものを用いて良い。本実施形態においては、α−クロロアクリル酸メチルを用いた例について挙げる。
そして、このようなレジスト材料をハードマスク膜3の上面にスピンコートにより所定の厚さに塗布し、ベーク処理を行うことで、レジスト膜6を形成する。レジスト膜6の形成厚さは、ハードマスク膜3に対するエッチングが完了するまで残存する厚さであればよい。
レジスト膜形成工程の後に行う保護膜形成工程では、ハードマスク膜3上に形成したレジスト膜6の上面に、保護膜として例えばアモルファスカーボン(以下「a−C」と略す)膜7を形成する。
つまり、条件(ロ)、(ハ)および(ニ)を同時に満たすために、a−C膜7の形成膜厚は、例えば3nm以下とすればよい。
その一方で、後述するディスカム工程でのパターン部分消失を抑制するという観点によれば、a−C膜7の形成膜厚は、厚いほうが好ましい。さらに、膜としての均質性や成膜容易性等の点で、0.5nm未満という形成膜厚が必ずしも好ましいとは言えない。
以上のことから、a−C膜7の形成膜厚については、例えば0.5nm以上3nm以下の範囲内で、a−C膜7の形成材料であるa−Cとレジスト膜6の形成材料とのエッチング選択比を考慮しつつ適宜決定することが考えられる。
保護膜形成工程の後に行う描画工程では、例えば、電子線描画機を用いた電子線露光によるパターン描画を行う。すなわち、レジスト膜6に対してエネルギービームの一例である電子線ビームを照射して、当該レジスト膜6に対するパターン描画を行う。このとき、レジスト膜6がポジ型レジストであるならば、電子線描画した箇所が基板2上のホールまたは溝の位置に対応する。一方、レジスト膜6がネガ型レジストであるならば、その逆の位置となる。以下の説明では、ポジ型レジストを用いた場合を例に挙げる。
描画工程の後に行う現像工程では、パターン描画後のレジスト膜6に対して現像剤を供給し、当該レジスト膜6における電子線描画された部分を溶融除去することで、当該レジスト膜6に対するパターニングを行う。現像剤としては、例えば、フルオロカーボンを含む溶媒(具体的には、バートレルXF(登録商標)、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)を含む溶液、酢酸−n−アミル、酢酸エチル若しくはそれらの混合物からなる溶媒(具体的には、ZED−N50(日本ゼオン社製))を含む溶液、または、これら溶液の混合液等を用いることが考えられる。このような現像剤によってレジスト溶解部を溶解除去することで、露光済みのレジスト膜6に対する現像処理を行うのである。
現像工程の後に行うディスカム工程では、例えば、ドライエッチング装置を用いて、酸素ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスによる処理を行い、レジスト溶解部の残渣(スカム)を除去する。ここで、酸素ガスに代えて、例えばCF4等のフッ素系ガスを用いてもよい。また、ヘリウム(He)が添加されてもよい。
第2実施形態として例に挙げるレジストパターン形成方法では、レジスト膜形成工程、描画工程、保護膜形成工程、現像工程、ディスカム工程の順で各工程を行って、レジストパターン4を形成する。すなわち、描画工程の後に保護膜形成工程を行う点で、上述した第1実施形態の場合とは異なる。なお、現像工程に先立って保護膜形成工程を行う点では、第1実施形態の場合と共通する。以下、これらの各工程について、主に第1実施形態の場合との相違点を説明する。
レジスト膜形成工程は、第1実施形態の場合と同様に行えばよい。
レジスト膜形成工程の後に行う描画工程では、当該レジスト膜形成工程にて形成したレジスト膜6に対して、第1実施形態の場合のようなa−C膜7の上からではなく、直接的にパターン描画を行う。それ以外の点は、第1実施形態の場合と同様に行えばよい。
描画工程の後に行う保護膜形成工程では、パターン描画後のレジスト膜6の上面に、保護膜として例えばa−C膜7を形成する。a−C膜7であれば、第1実施形態の場合と同様に、条件(イ)、(ロ)および(ハ)を満たす上で有利である。なお、既にレジスト膜6にはパターン描画がされていることから、第1実施形態の場合とは異なり、条件(ニ)および(ホ)については満足する必要がない。
ただし、条件(ロ)および(ハ)のうち、特に条件(ロ)を満たしつつ良好なパターン精度の現像処理を行うためには、第1実施形態の場合と同様に、a−C膜7の形成膜厚を、例えば0.5nmといったように薄くすることが好ましい。このことから、a−C膜7の形成膜厚については、第1実施形態の場合と同様に、例えば0.5nm以上3nm以下の範囲内で、a−C膜7の形成材料であるa−Cとレジスト膜6の形成材料とのエッチング選択比を考慮しつつ適宜決定することが考えられる。
保護膜形成工程の後に行う現像工程では、第1実施形態の場合と同様に、露光済みのレジスト膜6に対する現像処理を、当該レジスト膜6の上面に形成されたa−C膜7の上から現像剤を供給することによって行う。その場合であっても、a−C膜7が条件(ロ)を満たしていれば、レジスト膜6に対する現像処理を行うことが可能である。また、a−C膜7が条件(ハ)を満たしていれば、図2(e)に示すように当該a−C膜7が自立状態で残存してしまうほどの膜剛性が得られず、現像工程の後には図2(b)に示すようにレジスト膜6が残るパターン部分6aの上面にのみa−C膜7が存在することになる。
現像工程の後に行うディスカム工程は、第1実施形態の場合と同様に行えばよい。すなわち、ディスカム工程の際に、パターン部分6aの上面にのみa−C膜7が存在していれば、図2(c)に示すように、例えばホール同士の間隔が狭ピッチであっても当該ホール間のパターン部分6aが消失してしまうのを抑制しつつ、当該ホール内のスカムを確実に除去することができる。
本実施形態(第1実施形態および第2実施形態を含む)で説明したレジストパターン形成方法およびそのレジストパターン形成方法を用いたモールド製造方法によれば、以下に述べる効果が得られる。
また、本実施形態によれば、保護膜7の形成のために斜め成膜等の特別な手法を用いる必要がないので当該形成を容易に行うことができ、さらには全面均一に保護膜形成を行うことも容易である。しかも、斜め成膜等の手法を用いる場合とは異なり、パターンサイズまたはパターン形状が混在している場合であっても、保護膜7の成膜制御が困難になってしまうことがない。つまり、パターンサイズやパターン形状等に関わらずに、パターニング後のホール内または溝内には保護膜7が成膜されないようにすることができ、パターン部分6aの上面にのみ形成された保護膜7によってレジスト材料のエッチング耐性の低さを確実に補うことができるようになる。
つまり、本実施形態では、所望形状のレジストパターン形成を確実に行えるようにすることで、形成されたレジストパターン4が所望形状から乖離したものとなることを抑制する。したがって、当該レジストパターン4をマスクとしてパターン転写をする場合に、高精度なパターン形成を行うことができるようになる。
以上に本発明の実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
以下に、上述した実施形態以外の変形例について説明する。
Claims (13)
- パターン描画されたレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法であって、
前記レジスト膜の現像に先立ち、当該レジスト膜に比べてエッチング耐性が高いアモルファスカーボンからなる保護膜を当該レジスト膜の上面に形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜の形成後に当該保護膜の上から現像剤を供給することにより、前記保護膜を浸透して前記レジスト膜まで到達した前記現像剤による当該レジスト膜の現像を行い、当該レジスト膜が残るパターン部分上面に前記保護膜を有してなる前記レジストパターンを形成する現像工程と
を備えることを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 前記保護膜形成工程では、前記レジスト膜に比べて5倍以上のエッチング耐性を有する前記保護膜を形成する
ことを特徴とする請求項1記載のレジストパターン形成方法。 - 前記レジスト膜がα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料からなる
ことを特徴とする請求項2記載のレジストパターン形成方法。 - 被加工物となる基体上に前記レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜の上面に形成された前記保護膜の上から、前記保護膜を透過し前記レジスト膜に到達するエネルギービームを照射して、前記レジスト膜に対するパターン描画を行う描画工程と、をさらに備え、
前記レジスト膜形成工程、前記保護膜形成工程、前記描画工程、前記現像工程の順で各工程を行って前記レジストパターンを形成する
ことを特徴とする請求項1、2または3記載のレジストパターン形成方法。 - 前記保護膜形成工程では、形成する前記保護膜の膜厚を、前記描画工程で照射するエネルギービームが透過し、前記現像工程で供給する現像剤が浸透し、かつ、当該現像剤によって除去される前記レジスト膜の不要なパターン部分と共に当該不要なパターン部分上面における前記保護膜が除去される膜厚とする
ことを特徴とする請求項4記載のレジストパターン形成方法。 - 前記保護膜がアモルファスカーボン膜であり、前記レジスト膜がα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料からなり、前記エネルギービームが電子線ビームであり、前記現像剤が前記レジスト材料に対して溶解性を有するものである場合に、前記アモルファスカーボン膜の膜厚を3nm以下とする
ことを特徴とする請求項5記載のレジストパターン形成方法。 - 被加工物となる基体上に前記レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜の上面にエネルギービームを照射して、前記レジスト膜に対するパターン描画を行う描画工程と、をさらに備え、
前記レジスト膜形成工程、前記描画工程、前記保護膜形成工程、前記現像工程の順で各工程を行って前記レジストパターンを形成する
ことを特徴とする請求項1、2または3記載のレジストパターン形成方法。 - 前記保護膜形成工程では、形成する前記保護膜の膜厚を、前記現像工程で供給する現像剤が浸透し、かつ、当該現像剤によって除去される前記レジスト膜の不要なパターン部分と共に当該不要なパターン部分上面における前記保護膜が除去される膜厚とする
ことを特徴とする請求項7記載のレジストパターン形成方法。 - 前記保護膜がアモルファスカーボン膜であり、前記レジスト膜がα−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料からなり、前記エネルギービームが電子線ビームであり、前記現像剤が前記レジスト材料に対して溶解性を有するものである場合に、前記アモルファスカーボン膜の膜厚を3nm以下とする
ことを特徴とする請求項8記載のレジストパターン形成方法。 - 前記現像工程の後、レジスト残渣を除去するディスカム工程を行う
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のレジストパターン形成方法。 - 前記レジスト膜がポジ型レジストを用いて形成される
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のレジストパターン形成方法。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載のレジストパターン形成方法を用いて形成した前記レジストパターンをマスクにして被加工物である基体に対するエッチング加工を行うエッチング工程と、
前記エッチング加工を行った後の前記基体上から前記レジストパターンおよび当該レジストパターンの上面層を構成する前記保護膜を剥離するレジスト剥離工程と、を経て、
前記レジストパターンに対応する形状のパターンが前記基体に加工されてなるモールドを得る
ことを特徴とするモールド製造方法。 - 前記モールドは、ナノインプリント用原盤となるモールドである
ことを特徴とする請求項12記載のモールド製造方法。
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