JP5899931B2 - Nanoimprint template and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、ナノインプリント用テンプレート及びその製造方法に関する。また、当該テンプレートをもとに半導体装置及び磁気記録媒体を製造する方法に関する。 The present invention relates to a template for nanoimprint and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a magnetic recording medium based on the template.
近年、半導体装置の微細化に伴い、半導体装置の製造プロセスに用いられているフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。すなわち、現時点における最先端の半導体装置の設計ルールは、ハーフピッチ(hp)で数十nm程度にまで微細化してきており、従来の光を用いた縮小パターン転写によるリソグラフィでは解像力が不足し、パターン形成が困難な状況になっている。そこで、近年では、このようなリソグラフィに代わり、ナノインプリント技術が提案されている。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, problems in the photolithography process used in the semiconductor device manufacturing process are becoming prominent. In other words, the design rules of the most advanced semiconductor devices at present are miniaturized to about several tens of nanometers at half pitch (hp), and resolution is insufficient in conventional lithography using reduced pattern transfer using light. It is difficult to form. Therefore, in recent years, nanoimprint technology has been proposed instead of such lithography.
ナノインプリント技術は、基材の表面に微細な凹凸パターンを形成した型部材(テンプレートと呼ぶ)を用い、凹凸パターンを被加工物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術である。上記のようなhpで数十nm程度の微細化に対応可能なテンプレートの製造方法として、有機レジスト材料からなり、かつ芯材となる凹凸パターンの側壁に成膜を施し、側壁に形成された膜を残すように芯材を除去し、該膜を用いて微細なパターンを形成する方法(いわゆる、側壁法)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 The nanoimprint technology is a pattern formation technology that uses a mold member (referred to as a template) in which a fine concavo-convex pattern is formed on the surface of a substrate, and transfers the concavo-convex pattern to a workpiece to transfer the fine structure at an equal magnification. As a template manufacturing method that can cope with the miniaturization of about several tens of nanometers by hp as described above, a film is formed on the side wall of an uneven pattern that is made of an organic resist material and serves as a core material. There is known a method (so-called side wall method) in which a core material is removed so as to leave a film and a fine pattern is formed using the film (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載される従来の側壁法では、芯材となる凹凸パターンの寸法や形状等の精度を保証する技術については何ら検討されていない。本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、精度が保証されたパターンを作製する技術を提供することを主目的とする。 However, in the conventional side wall method described in Patent Document 1, no study has been made on a technique for assuring the accuracy of the size and shape of the concavo-convex pattern serving as the core material. The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a technique for producing a pattern with guaranteed accuracy.
従来の側壁法では、芯材となる凹凸パターンを有機材料からなるレジストで形成するのが常法である。しかし、有機材料からなる凹凸パターンの側壁への成膜前や成膜後に、当該凹凸パターンが所望の設計通りに加工されたか否かを検査しようと試みるために、走査型電子顕微鏡などを用いて外観の計測を行ったところ、レジストである凹凸パターンに電子線が照射されることになり、電子線の影響で凹凸パターンが変動することが判った。本発明は、上記の知見に基いて創作されたものである。本発明は、以下の発明を包含する。 In the conventional side wall method, it is a usual method to form a concavo-convex pattern as a core material with a resist made of an organic material. However, before or after film formation on the sidewall of the concavo-convex pattern made of an organic material, a scanning electron microscope or the like is used to try to inspect whether the concavo-convex pattern has been processed as desired. When the appearance was measured, it was found that the concavo-convex pattern as a resist was irradiated with an electron beam, and the concavo-convex pattern fluctuated due to the influence of the electron beam. The present invention has been created based on the above findings. The present invention includes the following inventions.
本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、無機材料からなる第1の層が片面に形成された第1基材を準備する第1基材準備工程と、前記第1の層をエッチングし、底壁及び側壁を含む凹凸構造を作製する凹凸構造作製工程と、前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、前記凹凸構造上に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程と、前記第1の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、前記凹凸構造をエッチングし、前記第1基材に配設された前記構造体を側壁とする凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the template for nanoimprint which concerns on one Embodiment of this invention is a 1st base material preparation process which prepares the 1st base material in which the 1st layer which consists of inorganic materials was formed in the single side | surface, and the said 1st layer Etching the substrate to produce a concavo-convex structure including a bottom wall and a side wall; An inspection step, a first film forming step of forming a first film on the concavo-convex structure, and a plurality of layers disposed on the side walls of the concavo-convex structure by performing anisotropic etching on the first film. And a concave portion forming step of etching the concave-convex structure to form a concave portion having the structural body disposed on the first base as a side wall. And
本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、底壁及び側壁を含む凹凸構造が片面に形成され、かつ無機材料からなる第1基材を準備する第1基材準備工程と、前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、前記第1基材の片面に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程と、前記第1の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、前記構造体をマスクとして前記第1基材をエッチングし、前記構造体を側壁の一部に含み第1の深さを有する第1の凹部、及び前記構造体を側壁の少なくとも一部に含み前記第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。 The nanoimprint template manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a first base material preparation step in which a concavo-convex structure including a bottom wall and a side wall is formed on one side and a first base material made of an inorganic material is prepared. An inspection process for inspecting the appearance of the concavo-convex structure by irradiating the concavo-convex structure with an electron beam and detecting electrons generated from the concavo-convex structure; and a first film is formed on one surface of the first substrate. 1 film forming step, anisotropic etching is performed on the first film, and a plurality of structures are formed on the sidewalls of the concavo-convex structure, and the structure is used as a mask. Etching the first base material, a first recess having a first depth that includes the structure in a part of the side wall, and more than the first depth including the structure in at least a part of the side wall. Recess formation to form a second recess having a shallow second depth Characterized in that it comprises a degree, the.
本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法は、底壁及び側壁を含む凹凸構造が片面に形成され、かつ無機材料からなる第1基材を準備する第1基材準備工程と、前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、前記第1基材の片面に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程と、前記第1の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、前記構造体をマスクとして前記第1基材をエッチングし、その後、前記構造体を除去して、第1の深さを有する第1の凹部、及び第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部を形成する凹部形成工程と、を含むことを特徴とする。 The nanoimprint template manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a first base material preparation step in which a concavo-convex structure including a bottom wall and a side wall is formed on one side and a first base material made of an inorganic material is prepared. An inspection process for inspecting the appearance of the concavo-convex structure by irradiating the concavo-convex structure with an electron beam and detecting electrons generated from the concavo-convex structure; and a first film is formed on one surface of the first substrate. 1 film forming step, anisotropic etching is performed on the first film, and a plurality of structures are formed on the sidewalls of the concavo-convex structure, and the structure is used as a mask. The first base material is etched, and then the structure is removed to form a first recess having a first depth and a second recess having a second depth shallower than the first depth. And a recess forming step for forming the substrate.
また、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートは、片面に、第1の深さを有する第1の凹部と、前記第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部とを有する第1基材と、前記第1基材の片面に配設され、前記第1の凹部の側壁の一部、又は前記第2の凹部の側壁の少なくとも一部を構成する複数の構造体と、を有し、前記構造体の材質は、前記第1基材の材質とは異なり、前記第1基材の片面側を上方にしたとき、少なくとも前記構造体の一部が前記第1基材よりも上方にあることを特徴とする。
Moreover, the nanoimprint template according to an embodiment of the present invention includes a first recess having a first depth on one side and a second recess having a second depth shallower than the first depth. And a plurality of structures that are disposed on one side of the first base and constitute at least part of the side wall of the first recess or the side wall of the second recess. has a body, a material of the structure, Unlike the material of the first base material, when the one surface side of the first substrate upwardly, the part of at least the structure first It is above 1 base material, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、精度が保証されたパターン作製技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pattern manufacturing technique with guaranteed accuracy.
以下、図面を参照して本発明を説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。 The present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes and should not be construed as being limited to the description of the embodiments described below. Note that in the drawings referred to in this embodiment, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.
<ナノインプリント用テンプレート>
まず図1〜2を参照して、本発明に係るナノインプリント用テンプレートについて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの概略平面図である。テンプレート1000は、凹凸構造を包摂するパターン領域Xと、このパターン領域Xの周囲に存在する非パターン領域Yとを有する。パターン領域Xには、主に転写すべきパターンが形成されている。図では、テンプレート1000の外形は矩形であるが、これに限定されるものではなく、円形などの任意形状であってもよい。また、パターン領域Xは、非パターン領域Yに対して凸構造となる、いわゆるメサ構造であってもよく、メサ構造の段数は1以上で適宜設定できる。テンプレート1000は、以下説明する、テンプレート100〜400を包含する。
<Template for nanoimprint>
First, a nanoimprint template according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view of a nanoimprint template according to an embodiment of the present invention. The
図2は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの部分断面図であり、図1のI−Iにおける断面図である。図2(A)は、テンプレートの一実施形態を示
す図であり、テンプレート100は、第1基材10の片面に複数の構造体20が配設されてなる。複数の構造体20の間に凹部12が存在する。なお、本明細書では、「凹部」という表現をパターン領域の表面に対して凹状である部位を説明するために用いている。構造体20は、第1基材10とは異なる材質により構成されている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the nanoimprint template according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line II of FIG. FIG. 2A is a diagram illustrating an embodiment of a template, and the
図2(B)は、ナノインプリント用テンプレートの他の実施形態を示す図であり、テンプレート200は、片面に第1の深さを有する第1の凹部12aと、第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部12bとを有する第1基材10と、第1基材10の片面に配設し、第1の凹部12aの側壁の一部、又は第2の凹部12bの側壁の全部を構成する複数の構造体20と、を有する。構造体20は、第1基材10とは異なる材質により構成されている。
FIG. 2B is a diagram showing another embodiment of the template for nanoimprinting. The
図2(C)は、ナノインプリント用テンプレートの他の実施形態を示す図であり、テンプレート300は、片面に第1の深さを有する第1の凹部12aと、第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部12bとを有する第1基材10と、第1基材10の片面に配設され、第1の凹部12aの側壁の一部、又は第2の凹部12bの側壁の一部を構成する複数の構造体20と、を有する。構造体20は、第1基材10とは異なる材質により構成されている。
FIG. 2C is a diagram showing another embodiment of the template for nanoimprinting. The
図2(D)は、ナノインプリント用テンプレートの他の実施形態を示す図であり、テンプレート400は、片面に第1の深さを有する第1の凹部12aと、第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部12bとを有する第1基材10により構成されている。テンプレート300において、構造体20を除去した態様である。
FIG. 2D is a diagram showing another embodiment of the template for nanoimprinting. The
図2(B)〜(D)に示すナノインプリント用テンプレートは、深さの異なる複数種類の凹部を有する。第1の凹部12aは、第2の凹部12bよりも深い凹部であるので、インプリント時に被転写材料を内部へ引き込むキャピラリーフォースが相対的に大きくなり、その結果、被転写材料に含まれる気泡を当該凹部に引き込みやすくなる。したがって、気泡による転写欠陥を低減することができる。第1の凹部によるキャピラリーフォースにより気泡を引き込みやすくするために、第1の深さを第2の深さの1.2倍〜4倍に設定することが好ましい。
The nanoimprint templates shown in FIGS. 2B to 2D have a plurality of types of recesses having different depths. Since the
第1基材10の材質は、例えば、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。テンプレートを光インプリント法に用いる場合には、第1基材は光透過性を有する材質からなり、典型的には石英を用いることができる。第1基材の厚みは凹凸構造の形状、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mmの範囲で適宜設定することができる。
The material of the
構造体20の材質は、第1基材10とは異なる材質により構成されていることが好ましい。後述する製造工程を考慮すると、第1基材10よりも耐エッチング性の高い材質を選択することが好ましく、第1基材の材質及び製造に使用するエッチャントに応じて適宜選択すればよい。例えば、第1基材10を石英とした場合には、Cr、Ta、Ti、Moなどの金属、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物を用いることができる。上記材料は、遮光膜としても機能しうるので、第1基材10が透明基材である場合には、第1基材10に対して光透過性が低くなり、構造体20の直下に未硬化ないし硬化不足部分を生じさせてインプリント残膜除去処理を容易にすることができる。構造体20の平面視における寸法は、後述する半導体装置の配線幅や、磁気記録媒体の記録ビットのビット寸法などに相当するものであり、微細であるほど好ましく、具体的な数値を挙げると20nm以下であるとよい。
The
<テンプレートの製造方法>
図3〜7を参照して、本発明に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法について説明する。図3及び図6は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明するフローチャートである。図4〜図5及び図7は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図である。
<Template manufacturing method>
With reference to FIGS. 3-7, the manufacturing method of the template for nanoimprint which concerns on this invention is demonstrated. 3 and 6 are flowcharts for explaining a method of manufacturing a nanoimprint template according to an embodiment of the present invention. 4 to 5 and 7 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nanoimprint template according to an embodiment of the present invention.
(テンプレート100の製造方法)
図3及び図4を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート100の製造方法を説明する。
(Manufacturing method of template 100)
With reference to FIG.3 and FIG.4, the manufacturing method of the
S11における第1基材準備工程は、片面に芯材となる凹凸構造が形成され、かつ無機材料からなる第1基材を準備する工程である。凹凸構造は、公知のリソグラフィ法により形成することができ、例えば、第1基材10の片面に無機材料からなる第1の層35を形成する(図4(A)参照)。第1の層35の材質は、無機材料であれば制限は無いが、具体的には、Niなどの金属、シリコンなどの半導体、ガラスなどを用いるとよい。なかでも第1の層35は、第1基材10及び後述する構造体よりもエッチング耐性が低い材質から選択するとよい。なお、第1の層には、本発明の効果を損なわない程度に有機材料が微量に含まれていてもよく、有機材料の含有を完全に排除するものではない。第1の層35は、材質に応じて蒸着法、スパッタ法、CVD法などの公知の手法により成膜することができる。例えば、第1基材が石英からなる場合には、第1の層として多結晶シリコンなどを選択するとよい。
The first base material preparation step in S11 is a step of preparing a first base material made of an inorganic material and having an uneven structure serving as a core material on one side. The uneven structure can be formed by a known lithography method. For example, the
その後、第1の層35上にレジスト(図示せず)を塗布し、このレジストをパターニングした後、レジストをマスクとして第1の層35をエッチングして底壁及び側壁を含む凹凸構造30a、30bを作製することができる(図4(B)参照)。凹凸構造30a、30bは平面視において、ライン状、ピラー状、ホール状などの任意の形状である。レジストのパターニングは、電子線、EUV光等の放射線露光によるリソグラフィや、マスターテンプレートを用いたインプリントリソグラフィにより行うことができる。凹凸構造30a、30bの側壁は、第1基材10の片面に対して垂直であってもよいし、側壁が傾斜したテーパー形状であってもよい。後述する凹凸構造の側壁への成膜の容易性を考慮すると、テーパー形状であることが好ましい。より好ましくは第1基材10の片面と凹凸構造30a、30bの側壁のなす角度であるテーパー角度は、85°〜89°の範囲とするとよい。例えば、凹凸構造30a、30bの側壁が曲面であるような場合には、接線のうち最も傾きが大きい接線と第1基材10の片面とのなす角をテーパー角度とする。
Thereafter, a resist (not shown) is applied onto the
S12における検査工程は、凹凸構造に電子線を照射し凹凸構造から発生する2次電子や反射電子を検出して、凹凸構造の外観を検査する工程である。典型的には、走査型電子顕微鏡により行うことができる。従来の側壁法では、芯材となる凹凸構造が有機材料からなるレジストであるため、検査時に電子線を照射すると、パターン変動が発生していた。このパターン変動は、電子線照射により高分子の架橋の進行、高分子の分解、高分子の側鎖の切断などの種々の要因によって起こるものと考えられる。本発明では、凹凸構造を無機材料により構成するため、電子線照射により上記不具合が発生する虞がないため、検査時に電子線を照射してもパターン変動の発生を抑制できる。本発明では芯材となる凹凸構造の検査工程を行うので、パターン精度を保証することができる。 The inspection step in S12 is a step of inspecting the appearance of the concavo-convex structure by irradiating the concavo-convex structure with an electron beam to detect secondary electrons and reflected electrons generated from the concavo-convex structure. Typically, this can be done with a scanning electron microscope. In the conventional side wall method, since the concavo-convex structure as a core material is a resist made of an organic material, pattern fluctuation occurs when an electron beam is irradiated during inspection. This pattern variation is considered to be caused by various factors such as progress of cross-linking of the polymer, decomposition of the polymer, and cleavage of the side chain of the polymer due to electron beam irradiation. In the present invention, since the concavo-convex structure is composed of an inorganic material, there is no possibility that the above-mentioned problem occurs due to the electron beam irradiation, so that the occurrence of pattern fluctuation can be suppressed even when the electron beam is irradiated during the inspection. In the present invention, since the concavo-convex structure inspection process which becomes the core material is performed, the pattern accuracy can be guaranteed.
S13における判断工程は、上記検査工程の結果から、その結果が許容範囲となるかを判定し、修正工程が必要か否かを判断する工程である。例えば、凹凸構造の形状を測定し、設計に対して突起や大きなラフネスが存在する場合に、許容範囲外と判定し、修正工程が必要であると判断してもよい。また、例えば、凹凸構造の寸法を測定し、設計値から大きなズレが存在する場合に、許容範囲外と判定し、修正工程が必要であると判断してもよい。さらに、例えば、凹凸構造の表面を測定し、異物が存在する場合に、許容範囲外と判定し、修正工程が必要であると判断してもよい。検査した結果、修正が不要と判断した場合には、後述するS14に進む。 The determination step in S13 is a step of determining whether the result is within an allowable range from the result of the inspection step and determining whether a correction step is necessary. For example, the shape of the concavo-convex structure may be measured, and when there is a protrusion or a large roughness in the design, it may be determined that it is outside the allowable range, and it may be determined that a correction process is necessary. Further, for example, when the dimension of the concavo-convex structure is measured and there is a large deviation from the design value, it may be determined that it is out of the allowable range, and it may be determined that a correction process is necessary. Further, for example, the surface of the concavo-convex structure may be measured, and when a foreign substance is present, it may be determined that it is out of the allowable range and a correction process is necessary. As a result of the inspection, if it is determined that correction is unnecessary, the process proceeds to S14 described later.
S13−1における修正工程は、上記判断工程において「要修正」と判断された場合に、凹凸構造を修正する工程である。凹凸構造を修正する手段としては、例えば、収束イオンビームによる修正を挙げることができる。修正が必要な箇所にイオンビームを収束し、不要部を物理的に除去する。また、修正する手段は上記に限らず、異物の除去の場合には、微細プローブを用いて物理的に除去してもよい。 The correction process in S13-1 is a process of correcting the concavo-convex structure when it is determined as “necessary correction” in the determination process. Examples of means for correcting the concavo-convex structure include correction using a focused ion beam. The ion beam is focused on a place where correction is required, and unnecessary portions are physically removed. Further, the correcting means is not limited to the above, and in the case of removing foreign matter, it may be physically removed using a fine probe.
必要に応じて、修正工程後に第1基材の洗浄を行う。従来の側壁法では、芯材となる凹凸構造が有機材料からなるレジストであるため、洗浄耐性が低く洗浄液に侵食され消失する場合もあった。本発明では、凹凸構造を無機材料により構成するため、洗浄耐性が高く洗浄液に侵食される虞が低減される。 If necessary, the first substrate is washed after the correction step. In the conventional side wall method, since the concavo-convex structure as a core material is a resist made of an organic material, the cleaning resistance is low, and the erosion structure may be eroded by the cleaning liquid. In the present invention, since the concavo-convex structure is made of an inorganic material, the cleaning resistance is high and the risk of erosion by the cleaning liquid is reduced.
修正工程を行った場合には、S13−2において再度検査工程が必要かを判断する。検査必要と判断した場合には、再度検査工程(S12)を行い、所期の修正が実行されたか否かを検査する。検査不要と判断した場合には、次のS14に進む。修正後に再検査を行う方が、より保証精度を高めることができる。 When the correction process is performed, it is determined again in S13-2 whether the inspection process is necessary. If it is determined that the inspection is necessary, the inspection process (S12) is performed again to inspect whether or not the intended correction has been performed. If it is determined that the inspection is unnecessary, the process proceeds to the next S14. The re-inspection after correction can improve the accuracy of guarantee.
S14における第1の膜成膜工程は、芯材となる凹凸構造30a、30b上に第1の膜40を成膜する工程である(図4(C)参照)。第1の膜40は、材料に応じて蒸着法、スパッタ法、CVD法などにより成膜することができる。なかでも、より緻密な膜を得るためにスパッタ法を用いるとよい。スパッタ法は粒子の直進性が高いので、凹凸構造の側壁をテーパー状にするか、第1基材を傾けて成膜するとよい。第1の膜40は、凹凸構造30a、30bよりもエッチング耐性が高い材質から選択するとよい。例えば、第1基材が石英、凹凸構造30a、30bが多結晶シリコンからなる場合には、第1の膜40としてCr、Ta、Ti、Mo等、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物から選択するとよい。
The first film forming step in S14 is a step of forming the
S15における構造体作製工程は、第1の膜40に異方性エッチングを行い、凹凸構造30a、30bの側壁に配設された複数の構造体20を作製する工程である(図4(D)参照)。第1の膜40に対して、異方性エッチングを行うことで、凹凸構造30a、30bの天面及び底面にある第1の膜を選択的に除去し、第1の膜を凹凸構造30a、30bの側壁に残存させることができる。
The structure manufacturing step in S15 is a step of performing anisotropic etching on the
S16における凹部形成工程は、凹凸構造30a、30bをエッチングし、第1基材10に配設され複数の構造体20を側壁とする凹部12を形成する工程である(図4(E)参照)。以上により、第1基材10の片面に凹凸構造30よりも微細なパターンを有するテンプレート100を作製することができる。
The recess forming step in S16 is a step of etching the concavo-
(テンプレート200の製造方法)
図3及び図5を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート200の製造方法を説明する。製造工程の多くの部分はテンプレート100の製造工程と共通し、重複説明は省略する。テンプレート200の製造方法は、第1基材の一部を芯材となる凹凸構造に利用することに特徴がある。
(Manufacturing method of template 200)
With reference to FIG.3 and FIG.5, the manufacturing method of the
第1基材準備工程(S11)において、無機材料からなり、それ自体に凹凸構造30が形成された第1基材10を準備する(図5(A)参照)。第1基材10は、第1基材上にレジスト(図示せず)を塗布し、このレジストをパターニングした後、レジストをマスクとして第1基材をエッチングして凹凸構造30を作製することができる。レジストのパターニングは、電子線、EUV光等の放射線露光によるリソグラフィや、マスターテンプレートを用いたインプリントリソグラフィにより行うことができる。凹凸構造30の側壁は、第1基材10の片面に対して垂直であってもよいし、テーパー形状であってもよい。後述する凹凸構造の側壁への成膜の容易性を考慮すると、テーパー形状であることが好ましい。より好ましくは第1基材10の片面と凹凸構造30の側壁のなす角度であるテーパー角度は、91°〜95°の範囲とするとよい。例えば、凹凸構造30の側壁が曲面であるような場合には、接線のうち最も傾きが大きい接線と第1基材10の片面とのなす角をテーパー角度とする。なお、第1基材10には、本発明の効果を損なわない程度に有機材料が微量に含まれていてもよく、有機材料の含有を完全に排除するものではない。
In the first base material preparation step (S11), the
上記で説明したように、第1基材に対して検査工程(S12)、必要に応じて判断工程(S13)、修正工程(S13−1)を行う。例えば、第1基材がフォトマスクで常用される石英基材である場合には、フォトマスクの検査装置及び欠陥修正装置を用いるとよい。 As described above, the inspection process (S12), the determination process (S13), and the correction process (S13-1) are performed on the first base material as necessary. For example, when the first substrate is a quartz substrate commonly used in a photomask, a photomask inspection device and a defect correction device may be used.
修正工程を行った場合には、S13−2において再度検査工程を必要かを判断する。検査必要と判断した場合には、再度検査工程(S12)を行い、所期の修正が実行されたか否かを検査する。検査不要と判断した場合には、次のS14に進む。修正後に再検査を行う方が、より保証精度を高めることができる。 When the correction process is performed, it is determined again in S13-2 whether the inspection process is necessary. If it is determined that the inspection is necessary, the inspection process (S12) is performed again to inspect whether or not the intended correction has been performed. If it is determined that the inspection is unnecessary, the process proceeds to the next S14. The re-inspection after correction can improve the accuracy of guarantee.
第1の膜成膜工程(S14)において、芯材となる凹凸構造30上に第1の膜40を成膜する(図5(B)参照)。第1の膜40の材質は、無機材料からなり第1基材10に対して耐エッチング性の高い材料を含むようにするとよい。第1基材10が石英からなる場合には、第1の膜40としてCr、Ta、Ti、Mo等、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物から選択するとよい。
In the first film formation step (S14), the
構造体作製工程(S15)において、第1の膜40に異方性エッチングを行い、凹凸構造30の側壁に配設された複数の構造体20を作製する(図5(C)参照)。第1の膜40に対して、異方性エッチングを行うことで、凹凸構造30の天面及び底面にある第1の膜を選択的に除去し、第1の膜を凹凸構造30の側壁に残存させることができる。
In the structure manufacturing step (S15), anisotropic etching is performed on the
凹部形成工程(S16)において、複数の構造体20をマスクとして、第1基材10をエッチングし、第1基材10に配設され複数の構造体20を側壁とする第1の深さを有する第1の凹部12aと、第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部12bを形成する(図5(D)参照)。以上により、テンプレート200を作製することができる。
In the recess forming step (S16), the
(テンプレート300の製造方法)
図3及び図5を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート300の製造方法を説明する。製造工程の凹部形成工程(S16)以前は、テンプレート200の製造工程と共通し、重複説明は省略する。
(Manufacturing method of template 300)
With reference to FIG.3 and FIG.5, the manufacturing method of the
S16において、複数の構造体20をマスクとして、第1基材10の一部よりなる凹凸構造30をエッチングし、第1基材10に配設され複数の構造体20を側壁とする第1の深さを有する第1の凹部12aと、第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部12bを形成する(図5(E)参照)。以上により、テンプレート300を作製することができる。テンプレート300の第1の凹部12aの側壁は、図示における上端部(テンプレート天面側)が構造体20からなり、一方、下端部が第1基材10からなる。
In S16, using the plurality of
(テンプレート400の製造方法)
図5〜図7を参照して、本発明の一実施形態に係るテンプレート400の製造方法を説明する。図6は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明するフローチャートであり、S21〜S26と図3に示すフローチャートのS11〜S16はそれぞれ対応し略同様であるため、S27について詳細に説明を行う。製造工程の凹部形成工程であるS26以前は、テンプレート300の製造工程と共通する。
(Manufacturing method of template 400)
With reference to FIGS. 5-7, the manufacturing method of the
図7は、本発明の一実施形態に係るナノインプリント用テンプレートの製造方法を説明する工程断面図であり、図7(A)は、構造体をマスクとして第1基材をエッチングした状態を示す。図7(A)に至る前には、片面に芯材となる凹凸構造が形成され、かつ無機材料からなる第1基材を準備する第1基材準備工程(S21)、凹凸構造に電子線を照射し凹凸構造から発生する電子を検出して、凹凸構造の外観を検査する検査工程(S22)、必要に応じて判断工程(S23)及び修正工程(S23−1)、第1基材の片面に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程(S24)、第1の膜に異方性エッチングを行い、凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程(S25)、を経る。これらの工程断面図については、図5(A)〜(E)を参照されたい。 FIG. 7 is a process cross-sectional view illustrating a method for producing a nanoimprint template according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7A shows a state in which the first substrate is etched using the structure as a mask. Before reaching FIG. 7A, a first substrate preparation step (S21) in which a concavo-convex structure as a core material is formed on one side and a first base material made of an inorganic material is prepared, and an electron beam is applied to the concavo-convex structure. The inspection process (S22) which inspects the appearance of the concavo-convex structure by detecting electrons generated from the concavo-convex structure, the determination process (S23) and the correction process (S23-1) as necessary, the first substrate A first film forming step (S24) for forming a first film on one side, a structure in which anisotropic etching is performed on the first film to produce a plurality of structures disposed on the side walls of the concavo-convex structure Through the body manufacturing step (S25). Refer to FIGS. 5A to 5E for these process cross-sectional views.
S26において、構造体を第1基材10から除去して、第1基材10の片面に第1の深さを有する第1の凹部12aと、第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部12bとを有するテンプレート400を作製する(図7(B)参照)。構造体の除去手段は、材質に応じて選択することができ、ドライエッチングやウェットエッチングにより行うことができる。
In S26, the structure is removed from the
<レプリカテンプレートの製造方法>
次に、図8を参照して、上述のテンプレート100〜400を用いてレプリカテンプレートを作製する方法について説明する。なお、説明の便宜上、テンプレートとしてテンプレート200を用いた例を示すが、テンプレート100、300、400を用いてもよい。また、以下では、光インプリント法によりレプリカテンプレートを作製する態様を示すが、熱インプリント法を用いてもよい。
<Manufacturing method of replica template>
Next, a method for producing a replica template using the
被転写側の基材である第2基材510を準備する。第2基材510の材質に制限はなく、石英やソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス、シリコンやガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂基板、金属基板、あるいは、これらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料基板であってよい。光インプリント法を行う場合には、テンプレート及び第2基材の少なくとも一方を光透過性がある材質を選択するとよい。第2基材510の厚みは、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mmの範囲で適宜設定することができる。
A
第2基材510上にインクジェット法、スピンコート法等の公知の塗布法により、被転写材料522を供給する。被転写材料は、光硬化性樹脂である。テンプレートと第2基材とを対向させて配置し、両者の間隔を縮め、テンプレート200と被転写材料522とを接触させる。接触とともに被転写材料522は、テンプレート200の面方向への展開、及び第1の凹部12a、第2の凹部12b内への侵入が起こる。第1の凹部12aは、第2の凹部12bよりも深い凹部であるので、接触時に被転写材料を凹部に引き込むキャピラリーフォースが相対的に大きい。その結果、被転写材料に含まれる気泡は、被転写材料の移動とともに当該凹部に引き込まれやすい。第1の凹部12aにより成形される被転写材料の高さは、第2の凹部12bのそれよりも高くなる。第1の凹部12aにより成形される被転写材料の高さを、成形後に必要とされる高さ(第2の凹部12bの深さに等しい)よりも高くすることで、第1の凹部12a内に気泡が引き込まれても転写欠陥となる可能性が低い。したがって、転写欠陥を低減することができる。
A
硬化工程は、テンプレートと第2基材との間に被転写材料を介在させた状態で、前記被転写材料を硬化させる工程である(図8(A)参照)。第1の凹部12a、第2の凹部12bに被転写材料522が充填された後、被転写材料522に光を照射して被転写材料522を硬化させる。被転写材料522への光照射は、テンプレート側又は第2基材側のいずれから行ってもよい。テンプレート側から光照射を行う場合、構造体をCr、Ta、Ti、Mo等、又はこれらの酸化物、窒化物、及び酸窒化物などの遮光性の材質としておくことで、露光後の残膜部の硬化が十分に進行せずエッチングで除去しやすくなる。
The curing step is a step of curing the material to be transferred with the material to be transferred interposed between the template and the second base material (see FIG. 8A). After the first
離型工程は、テンプレートと硬化した被転写材料を引離し、第2基材上に転写層を形成する工程である(図8(B)参照)。テンプレート200を被転写材料522から引離すと、第2基材510上に第1の凹部及び前記第2の凹部に対応して高さの異なる部位を含む転写層524が形成される。
The mold release step is a step of separating the template and the cured transfer material to form a transfer layer on the second substrate (see FIG. 8B). When the
離型工程の転写層524の残膜をエッチングにより除去し、第2基材510の一部を露出させる(図8(C)参照)。転写層524の残膜は、例えば、酸素プラズマによるエッチングで除去することができる。
The remaining film of the
複製パターン形成工程は、露出した前記第2基材に対してエッチングを行い、深さが揃った複製パターンを形成する工程である(図8(D)参照)。残膜を除去した転写層524をマスクとして第2基材510をエッチングし、第2基材510に複製パターン530を形成する。以上により、レプリカテンプレート500を作製することができる。
The duplicate pattern forming step is a step of etching the exposed second base material to form a duplicate pattern having a uniform depth (see FIG. 8D). The
<半導体装置の製造方法>
次に、図9及び図10を参照して、上述のテンプレート100〜400、及びレプリカテンプレート500のいずれかを用いて半導体装置を作製する方法について説明する。なお、以下では半導体装置の代表的な製造工程に適用した態様を説明するが、これに限定されるものではない。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Next, a method for manufacturing a semiconductor device using any of the
(ゲート電極のパターニング)
本態様は、ナノインプリントリソグラフィによりゲート電極をパターニングする工程を含む、半導体装置の製造方法に関する。図9は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する模式図であり、ゲート電極のパターニングに上記テンプレート又は上記レプリカモールドによるナノインプリントリソグラフィを行う態様を示す。不純物を注入してソース電極712、ドレイン電極714が形成された半導体基板710を準備する。半導体基板710上にSiO2などの絶縁層720を介して、多結晶シリコンなどの導電層730を形成する(図9(A)参照)。導電層730上にレジスト(図示せず)を塗布し、レジストをテンプレート又はレプリカテンプレートによりパターニングしてレジストパターン(図示せず)を作成する。このレジストパターンをもとに導電層730をエッチングし、ゲート電極732を形成する(図9(B)参照)。上記の工程を経て半導体装置が作製される。
(Pattern of gate electrode)
This embodiment relates to a method for manufacturing a semiconductor device, including a step of patterning a gate electrode by nanoimprint lithography. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and shows a mode in which nanoimprint lithography is performed using the template or the replica mold for patterning a gate electrode. A
(導通ビアの形成)
本態様は、ナノインプリントリソグラフィにより絶縁層をパターニングする工程と、該絶縁層にダマシン法により導電材料を配設する工程と、を含む、半導体装置の製造方法に関する。図10は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する模式図であり、層間接続用の導通ビアの形成に上記テンプレート又は上記レプリカモールドによるインプリントを行う態様を示す。配線層830及び絶縁層822、824が積層して形成された半導体基板810を準備する。最上層の絶縁層824をテンプレート又はレプリカテンプレートによりパターニングして貫通孔824a、824bを形成する(図10(B)参照)。貫通孔824a、824bにダマシン法により、導電材を充填して導通ビア832a、832bを形成する(図10(C)参照)。上記工程を経て半導体装置が作製される。
(Formation of conductive vias)
The present embodiment relates to a method for manufacturing a semiconductor device, including a step of patterning an insulating layer by nanoimprint lithography and a step of disposing a conductive material on the insulating layer by a damascene method. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and shows a mode in which imprinting using the template or the replica mold is performed to form a conductive via for interlayer connection. A
<磁気記録媒体の製造方法>
次に、図11を参照して、上述のテンプレート100〜400、及びレプリカテンプレート500のいずれかを用いて磁気記録媒体を作製する方法について説明する。なお、以下では磁気記録媒体の代表的な製造工程に適用した態様を説明するが、これに限定されるものではない。
<Method of manufacturing magnetic recording medium>
Next, a method for manufacturing a magnetic recording medium using any of the
本態様は、パターニングされたレジストを介して磁性層をパターニングし、パターニングされた該磁性層に磁性分離材料を配設する工程を含む、磁気記録媒体の製造方法に関する。図11は、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する模式図である。磁性層920が形成されたディスク基板910を準備する(図11(A)参照)。磁性層920上にレジスト(図示せず)を塗布し、レジストをテンプレート又はレプリカテンプレートによりパターニングしてレジストパターン(図示せず)を作成する。このレジストパターンをもとに磁性層920をエッチングし、凹部920a〜920dを形成する(図11(B)参照)。凹部920a〜920dに磁性分離材料を充填して記録ビット930a〜930dを作製する(図11(C)参照)。上記工程を経て磁気記録媒体が作製される。
The present aspect relates to a method for manufacturing a magnetic recording medium, including a step of patterning a magnetic layer through a patterned resist and disposing a magnetic separation material on the patterned magnetic layer. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a magnetic recording medium according to an embodiment of the present invention. A
100,200,300,400,1000…テンプレート、10…第1基材、12…凹部、12a…第1の凹部、12b…第2の凹部、20…構造体、30,30a,30b…凹凸構造、35…第1の層、510…第2基材、522…転写材料、524…転写層、530…複製パターン、710…半導体基板、712…ソース電極、714…ドレイン電極、720…絶縁層、730…導電層、732…ゲート電極、810…半導体基板、822,824…絶縁層、824a,824b…貫通孔,830…配線層,832a,832b…導通ビア、910…ディスク基板、920…磁性層、920a,920b,920c,920d…凹部、930a,930b,930c,930d…記録ビット
100, 200, 300, 400, 1000 ... template, 10 ... first substrate, 12 ... recess, 12a ... first recess, 12b ... second recess, 20 ... structure, 30, 30a, 30b ...
Claims (16)
前記第1の層をエッチングし、底壁及び側壁を含む凹凸構造を作製する凹凸構造作製工程と、
前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、
前記凹凸構造上に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程と、
前記第1の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
前記凹凸構造をエッチングし、前記第1基材に配設された前記構造体を側壁とする凹部を形成する凹部形成工程と、
を含むことを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。 A first base material preparation step of preparing a first base material on which a first layer made of an inorganic material is formed on one side;
A concavo-convex structure preparation step of etching the first layer to prepare a concavo-convex structure including a bottom wall and a side wall;
An inspection step of irradiating the concavo-convex structure with an electron beam to detect electrons generated from the concavo-convex structure, and inspecting the appearance of the concavo-convex structure;
A first film forming step of forming a first film on the uneven structure;
A structure manufacturing step of performing anisotropic etching on the first film and manufacturing a plurality of structures disposed on the sidewalls of the concavo-convex structure;
Etching the concavo-convex structure to form a recess having a side wall of the structure disposed on the first base material; and
The manufacturing method of the template for nanoimprint characterized by including these.
前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、
前記第1基材の片面に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程と、
前記第1の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
前記構造体をマスクとして前記第1基材をエッチングし、前記構造体を側壁の一部に含み第1の深さを有する第1の凹部、及び前記構造体を側壁の少なくとも一部に含み前記第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部を形成する凹部形成工程と、
を含むことを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。 A first base material preparation step in which a concavo-convex structure including a bottom wall and a side wall is formed on one side and a first base material made of an inorganic material is prepared;
An inspection step of irradiating the concavo-convex structure with an electron beam to detect electrons generated from the concavo-convex structure, and inspecting the appearance of the concavo-convex structure;
A first film forming step of forming a first film on one side of the first substrate;
A structure manufacturing step of performing anisotropic etching on the first film and manufacturing a plurality of structures disposed on the sidewalls of the concavo-convex structure;
Etching the first substrate using the structure as a mask, including a first recess having a first depth including the structure in a part of a side wall, and including the structure in at least a part of the side wall. A recess forming step of forming a second recess having a second depth shallower than the first depth;
The manufacturing method of the template for nanoimprint characterized by including these.
前記凹凸構造を修正する修正工程をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。 After the inspection process,
The method for producing a nanoimprint template according to claim 1, further comprising a correcting step of correcting the uneven structure.
前記構造体の材質は、Cr、Ta、Ti、Moのいずれか1種以上を含む化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。 The material of the first substrate is quartz,
5. The method for producing a template for nanoimprint according to claim 1, wherein the material of the structure is a compound containing at least one of Cr, Ta, Ti, and Mo.
前記凹凸構造に電子線を照射し前記凹凸構造から発生する電子を検出して、前記凹凸構造の外観を検査する検査工程と、
前記第1基材の片面に第1の膜を成膜する第1の膜成膜工程と、
前記第1の膜に異方性エッチングを行い、前記凹凸構造の側壁に配設された複数の構造体を作製する構造体作製工程と、
前記構造体をマスクとして前記第1基材をエッチングし、その後、前記構造体を除去して、第1の深さを有する第1の凹部、及び第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2の凹部を形成する凹部形成工程と、
を含むことを特徴とするナノインプリント用テンプレートの製造方法。 A first base material preparation step in which a concavo-convex structure including a bottom wall and a side wall is formed on one side and a first base material made of an inorganic material is prepared;
An inspection step of irradiating the concavo-convex structure with an electron beam to detect electrons generated from the concavo-convex structure, and inspecting the appearance of the concavo-convex structure;
A first film forming step of forming a first film on one side of the first substrate;
A structure manufacturing step of performing anisotropic etching on the first film and manufacturing a plurality of structures disposed on the sidewalls of the concavo-convex structure;
The first base material is etched using the structure as a mask, and then the structure is removed to form a first recess having a first depth, and a second depth shallower than the first depth. A recess forming step of forming a second recess having:
The manufacturing method of the template for nanoimprint characterized by including these.
前記凹凸構造を修正する修正工程をさらに含むことを特徴とする請求項6記載のナノインプリント用テンプレートの製造方法。 After the inspection process,
The method for manufacturing a nanoimprint template according to claim 6, further comprising a correction step of correcting the uneven structure.
前記テンプレートと第2基材との間に被転写材料を介在させた状態で、前記被転写材料を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程後、前記テンプレートと前記被転写材料とを引離し、前記第2基材上に前記テンプレートの凹部に対応して高さの異なる部位を含む転写層を形成する離型工程と、
前記転写層をエッチングして前記第2基材の一部を露出させ、露出した前記第2基材に対してエッチングを行い、複製パターンを形成する複製パターン形成工程と、を含むことを特徴とするレプリカテンプレートの製造方法。 A method for producing a replica template using a template produced by the method according to claim 1,
A curing step of curing the material to be transferred with the material to be transferred interposed between the template and the second base material;
A mold release step of separating the template and the material to be transferred after the curing step, and forming a transfer layer including a portion having a height corresponding to the concave portion of the template on the second base material;
A replication pattern forming step of etching the transfer layer to expose a part of the second base material and etching the exposed second base material to form a replication pattern. To manufacture a replica template.
前記被転写材料を前記第2基材上に供給し、前記被転写材料と前記テンプレートとを接触させるインプリント工程をさらに含むことを特徴とする請求項8記載のレプリカテンプレートの製造方法。 Prior to the curing step,
The replica template manufacturing method according to claim 8, further comprising an imprinting step of supplying the material to be transferred onto the second substrate and bringing the material to be transferred into contact with the template.
前記第1基材の片面に配設され、前記第1の凹部の側壁の一部、又は前記第2の凹部の側壁の少なくとも一部を構成する複数の構造体と、を有し、
前記構造体の材質は、前記第1基材の材質とは異なり、
前記第1基材の片面側を上方にしたとき、少なくとも前記構造体の一部が前記第1基材よりも上方にあることを特徴とするナノインプリント用テンプレート。 A first base material having a first recess having a first depth and a second recess having a second depth shallower than the first depth on one side;
A plurality of structures disposed on one side of the first base material and constituting a part of the side wall of the first recess or at least a part of the side wall of the second recess;
The material of the structure, Unlike the material of the first substrate,
A nanoimprint template , wherein at least a part of the structure is above the first substrate when one side of the first substrate is turned upward .
前記構造体の材質は、Cr、Ta、Ti、Moのいずれか1種以上を含む化合物であることを特徴とする請求項14又は15記載のナノインプリント用テンプレート。 The material of the first substrate is quartz,
The nanoimprint template according to claim 14 or 15, wherein the material of the structure is a compound containing at least one of Cr, Ta, Ti, and Mo.
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