JP6020026B2 - ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法 - Google Patents

ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法に関するものである。
半導体デバイス製造においては、従来から、フォトマスクを使って縮小(例えば1/4縮小)露光するフォトリソグラフィの技術が用いられており、近年では、より解像度を向上させる技術として、位相シフトマスクを用いたフォトリソグラフィによって、超LSI等の微細なパターンを製造している。
しかしながら、さらなる微細化に対応するためには、露光波長の問題や製造コストの問題などから上記のフォトリソグラフィによる方式の限界が指摘されており、次世代のリソグラフィ技術として、テンプレート(モールド、スタンパ、金型とも呼ばれる)を使うナノインプリントリソグラフィ(NIL:Nanoimprint Lithography)が提案されている。
このナノインプリントリソグラフィは、表面に微細な凹凸形状の転写パターンを形成したナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを、半導体ウェハなどの被転写基板の上に形成された樹脂に接触させ、この樹脂の表面側の形状をテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型した後に、テンプレートを離型し、次いで、ドライエッチング等により余分な樹脂部分(残膜部分)を除去することで、被転写基板の上の樹脂にテンプレートの転写パターンの凹凸形状(より詳しくは、凹凸反転形状)を転写する技術である。
このナノインプリントリソグラフィに用いる樹脂成型方法には、熱可塑性樹脂を用いて、まず、前記樹脂をガラス転移温度以上に加熱して変形可能とし、この状態でテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型し、その後、ガラス転移温度以下に冷却することでテンプレートの転写パターンの凹凸形状を前記樹脂に転写する熱インプリント法や(例えば、特許文献1)、紫外線硬化性樹脂を用いて、硬化前の変形可能な前記樹脂をテンプレートの転写パターンの凹凸形状に成型し、その後、紫外線を照射して前記樹脂を硬化させて、テンプレートの転写パターンの凹凸形状を前記樹脂に転写する光インプリント法などが提案されている(例えば、特許文献2)。
上記のように、光インプリント法は、熱インプリント法のような加熱と冷却の工程が不要であり、室温でパターン転写できる。また、テンプレートや被転写基板が、熱によって寸法変化を生じてしまうリスクを低減できる。
それゆえ、一般的には、熱インプリント法よりも光インプリント法の方が、生産性、解像性、アライメント精度などの点で優れている。
上記の光インプリント法によるナノインプリントリソグラフィの一例を、図6に示す。
光インプリント法によるナノインプリントリソグラフィの技術を用いて所望の樹脂パターンを形成するには、例えば、図6(a)に示すように、まず、凹凸形状の転写パターンを設けたテンプレート100、および、紫外線硬化性の樹脂層321を設けた被転写基板310を準備する。
そして、テンプレート100を被転写基板310の上に設けた樹脂層321に接触させた後に紫外線330を照射して、樹脂層321の樹脂が硬化した樹脂パターン322を形成し(図6(b))、その後、テンプレート100を離型する(図6(c))。
次いで、得られた樹脂パターン322に、例えば、酸素イオン等の反応性イオン340によるドライエッチングを施して(図6(d))、厚さT1の余分な残膜部分を除去し、テンプレート100の転写パターンとは凹凸形状が反転した所望の樹脂パターン323を形成する(図6(e))。
一方、テンプレート100を製造するには、例えば、図7(a)に示すように、まず、酸化ケイ素(SiOx)等から構成される基板100Aの上に、クロム(Cr)等から構成されるハードマスク層120Aを有する構造体(ブランクスと呼ぶ)を準備する。
次に、ハードマスク層120Aの上にレジスト等の樹脂層を形成し、例えば、電子線描画等の製版技術を用いて樹脂パターン130を形成する(図7(b))。なお、樹脂パターン130は、上記の図6に示したようなナノインプリントリソグラフィの技術を用いて形成しても良い。
続いて、樹脂パターン130から露出するハードマスク層120Aをエッチングしてハードマスクパターン120を形成する(図7(c))。
その後、樹脂パターン130を除去し(図7(d))、次いで、ハードマスクパターン120から露出する基板100Aをエッチングして凹部100sを形成し(図7(e))、最後に、ハードマスクパターン120を除去して、所望の凹凸形状の転写パターンを有するテンプレート100を得る(図7(f))。
なお、図7(f)において、符号100sはテンプレート100の転写パターンの凹部を示し、符号100tはテンプレート100の転写パターンの凸部を示す。
ここで、従来のフォトマスクには、不要な余剰パターンである残渣欠陥(黒欠陥とも呼ばれる)や、必要なマスクパターンの一部が失われた欠損欠陥(白欠陥とも呼ばれる)が生じてしまうことがあり、フォトマスクの製造工程は、これらの欠陥を修正する工程を含んでいた(例えば、特許文献3)。そして、残渣欠陥を構成する物質(クロム等)を除去する工程を、残渣欠陥(黒欠陥)の修正工程と呼び、欠損欠陥の部分に修正材を堆積する工程を欠損欠陥(白欠陥)の修正工程と呼んでいた。
上記の残渣欠陥の修正方法としては、例えば、電子線とアシストガスを用いた部分エッチングで残渣欠陥を構成する物質を除去する方法がある。また、欠損欠陥の修正方法としては、例えば、電子線とデポジション用ガスを用いた部分デポジションで欠損欠陥の部分に修正材を堆積する方法がある。
上記のような、不要な余剰パターンである残渣欠陥や、必要な転写パターンの一部が失われた欠損欠陥は、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおいても生じるものである。それゆえ、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造においても、これらの欠陥を修正する必要がある。
一例として、従来の欠陥修正工程を含むナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法のフローチャートを図8に示す。例えば、従来においては、上記の図7に示すような製造方法によって転写パターンを形成(図8の工程S103)した後に、欠陥検査(図8の工程S105)を行い、検出した転写パターンの欠陥を修正(図8の工程S106)していた。
特表2004−504718号公報 特開2002−93748号公報 特開2004−294613号公報
しかしながら、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートは従来のフォトマスクとは構成が異なり、また、上記のように、ナノインプリントリソグラフィにおいては、テンプレートの転写パターンの凹凸形状(三次元形状)が、等倍の大きさで直接樹脂に転写されるため、転写パターンの平面形状(二次元形状)のみならず高さ(深さ)方向の形状も精密に制御する必要がある。
それゆえ、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおいては、残渣欠陥および欠損欠陥のいずれについても、その修正には困難性を伴っていた。
まず、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおける残渣欠陥修正の困難性について説明する。
従来のフォトマスクにおいては、マスクパターン(遮光パターン)を構成する材料(例えば、クロム)は、基板を構成する材料(例えば、酸化ケイ素)とは異なっていた。それゆえ残渣欠陥も、基板を構成する材料とは異なる物質(すなわち、クロム等)から構成されていた。したがって、例えば、電子線とアシストガスを用いた部分エッチングで残渣欠陥を構成する物質(クロム等)を除去する場合、基板を構成する材料(例えば、酸化ケイ素)がエッチング停止層として作用するため、エッチングの深さを制御することは容易であった。
一方、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおいては、通常、転写パターンは基板と同じ材料(例えば、酸化ケイ素)で構成されるため、その残渣欠陥も、基板を構成する材料と同じ物質(すなわち、酸化ケイ素)から構成されることになる。それゆえ、例えば、電子線とアシストガスを用いた部分エッチングで残渣欠陥を構成する物質(酸化ケイ素等)を除去する場合、エッチング停止層として作用するものがないため、エッチングの深さを制御することは困難であった。
したがって、残渣欠陥を修正した部分の深さを、他の転写パターンの凹部と同じ深さになるように正確に合わせることは、困難であった。
次に、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおける欠損欠陥修正の困難性について説明する。
従来のフォトマスクにおいて欠損欠陥の部分に堆積させる修正材に求められる性能は、遮光パターンとしての性能であり、主に、所定の遮光性と洗浄耐性を備えていれば良かった。
一方、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおいては、樹脂との接触および離型の工程が繰り返し行われるため、欠損欠陥の部分に堆積させる修正材に求められる性能は、従来のフォトマスクよりも高い洗浄耐性のほかに、物理的および化学的強度、耐久性、離型性、さらに、光インプリント法に用いるテンプレートにおいては紫外線透過性が求められることになる。それゆえ、修正材として適した材料を選択することが困難であった。
また、上記のように、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおいては、転写パターンの凹凸形状(三次元形状)が等倍の大きさで直接樹脂に転写されるため、転写パターンの平面形状(二次元形状)のみならず凸部の高さも精密に制御する必要がある。しかしながら、堆積させる修正材の高さを、他の転写パターンの凸部と同じ高さになるように正確に合わせることは、通常困難である。
その理由は、例えば、電子線とデポジション用ガスを用いた部分デポジションで欠損欠陥の部分に修正材を堆積する場合、他の転写パターンの凸部と同じ高さになったところで堆積を停止させるような作用は、通常、働かないからである。
上記のように、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートにおいては、転写パターンの残渣欠陥および欠損欠陥のいずれについても、その修正には困難性を伴っている。中でも、修正材として適した材料を選択することが困難な点で、欠損欠陥の修正が課題になっている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、残渣欠陥および欠損欠陥のいずれについても、その修正を容易に行うことができるナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法を提供すること、および、残渣欠陥および欠損欠陥が無いナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを製造することが可能なナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、種々研究した結果、欠陥位置情報が既知の第1のテンプレートを用いて、第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層に、第1のテンプレートの転写パターンを転写してハードマスクパターンを形成し、第1のテンプレートの転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正し、欠陥修正されたハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて第2のテンプレートの転写パターンを形成することにより、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを用いて製造される前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した第2の転写パターンを有する第2のテンプレートの欠陥を修正するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法であって、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報が既知の前記第1のテンプレートを準備する工程と、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程と、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程と、前記欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて前記基板をエッチングして前記第2の転写パターンを形成する工程と、を順に備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項2に係る発明は、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報を、前記第1のテンプレートの欠陥検査を行うことによって取得することを特徴とする請求項1に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項に係る発明は、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの欠損欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン残渣欠陥を形成し、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、前記樹脂パターン残渣欠陥の部分で被覆される前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン残渣欠陥を形成し、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、前記第1の転写パターンの欠損欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン残渣欠陥を修正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項に係る発明は、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの残渣欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン欠損欠陥を形成し、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、前記樹脂パターン欠損欠陥の部分から露出する前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン欠損欠陥を形成し、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、前記第1の転写パターンの残渣欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン欠損欠陥を修正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法である。
また、本発明の請求項に係る発明は、第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを用いて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した第2の転写パターンを有する第2のテンプレートを製造するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法であって、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報が既知の前記第1のテンプレートを準備する工程と、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程と、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程と、前記欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて前記基板をエッチングして前記第2の転写パターンを形成する工程と、を順に備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法である。
また、本発明の請求項6に係る発明は、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報を、前記第1のテンプレートの欠陥検査を行うことによって取得することを特徴とする請求項5に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法である。
また、本発明の請求項に係る発明は、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの欠損欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン残渣欠陥を形成し、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、前記樹脂パターン残渣欠陥の部分で被覆される前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン残渣欠陥を形成し、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、前記第1の転写パターンの欠損欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン残渣欠陥を修正することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法である。
また、本発明の請求項に係る発明は、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの残渣欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン欠損欠陥を形成し、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、前記樹脂パターン欠損欠陥の部分から露出する前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン欠損欠陥を形成し、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、前記第1の転写パターンの残渣欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン欠損欠陥を修正することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法である。
本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの修正方法によれば、残渣欠陥および欠損欠陥のいずれについても、その修正を容易に行うことができる。
また、本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法によれば、残渣欠陥および欠損欠陥が無いナノインプリントリソグラフィ用テンプレートを製造することができる。
本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の第1の実施形態の例を示す概略工程図である。 図2に続く本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の第1の実施形態の例を示す概略工程図である。 本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の第2の実施形態の例を示す概略工程図である。 図4に続く本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の第2の実施形態の例を示す概略工程図である。 ナノインプリントリソグラフィの一例を示す概略工程図である。 従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の一例を示す概略工程図である。 従来の欠陥修正工程を含むナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法、および、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法は、第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを用いて製造される前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した第2の転写パターンを有する第2のテンプレートの欠陥を修正するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法であって、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報が既知の前記第1のテンプレートを準備する工程と、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程と、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程と、前記欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて前記基板をエッチングして前記第2の転写パターンを形成する工程と、を順に備えるものである。
また、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法は、第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを用いて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した第2の転写パターンを有する第2のテンプレートを製造するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法であって、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報が既知の前記第1のテンプレートを準備する工程と、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程と、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程と、前記欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて前記基板をエッチングして前記第2の転写パターンを形成する工程と、を順に備えるものである。
すなわち、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法は、上記のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法が備える各工程の全てを含むものである。
まず、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法の概要について、図1を用いて説明する。ここで、図1は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法の一例を示すフローチャートである。
従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正においては、上述のように、欠陥を有するテンプレートの転写パターンを直接修正していた。
すなわち、残渣欠陥の修正の場合は、転写パターンを構成する材料(酸化ケイ素等)からなる残渣欠陥を、部分エッチング等の方法で除去して、修正された凹部を有する転写パターンを形成し、欠損欠陥の修正の場合は、転写パターンを構成する材料と同様な性能を有する修正材を、部分デポジション等の方法で堆積して、修正された凸部を有する転写パターンを形成していた。
一方、本発明においては、ナノインプリントリソグラフィの技術を用いて、欠陥位置情報が既知の第1のテンプレートから、第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層に、第1のテンプレートの転写パターンを転写してハードマスクパターンを形成し、予め取得しておいた、第1のテンプレートの転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正し、欠陥修正されたハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて第2のテンプレートの転写パターンを形成する。
すなわち、図1に示すように、欠陥位置情報が既知の第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを準備し(S1)、基板の上にハードマスク層を形成した第2のテンプレート用のブランクを準備し(S2)、前記ハードマスク層の上に形成した樹脂に、第1のテンプレートを接触させて第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成し(S3)、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いてハードマスク層をエッチングして、ハードマスクパターンを形成し(S4)、第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正し(S5)、欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて基板をエッチングして、第2のテンプレートの転写パターン(第2の転写パターン)を形成する(S6)。
上記のように、本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの修正方法によれば、第1のテンプレートが有する転写パターン(第1の転写パターン)の欠陥を、第2のテンプレート用のブランクのハードマスクパターン欠陥として転写し、このハードマスクパターン欠陥を修正することで、第1のテンプレートに存在していた残渣欠陥および欠損欠陥のいずれについても、第2のテンプレートには存在しないようにすることを、容易に行うことができる。
そして、本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法は、上記の本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法が備える各工程の全てを含むことから、本発明のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法によれば、残渣欠陥および欠損欠陥が無いナノインプリントリソグラフィ用テンプレート(第2のテンプレート)を製造することができる。
以下、第1のテンプレートの転写パターン(第1の転写パターン)が欠損欠陥を有する場合の欠陥修正方法(第1の実施形態)、および、第1のテンプレートの転写パターン(第1の転写パターン)が残渣欠陥を有する場合の欠陥修正方法(第2の実施形態)について、それぞれ図2〜図3、および、図4〜図5を用いて詳細に説明する。
ここで、図2〜図3は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の第1の実施形態の例を示す概略工程図であり、図4〜図5は、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法の第2の実施形態の例を示す概略工程図である。
なお、ここでは説明を容易にするために、第1のテンプレートが欠損欠陥を有する場合(第1の実施形態)と残渣欠陥を有する場合(第2の実施形態)を分けて説明するが、第1のテンプレートが欠損欠陥と残渣欠陥の両方を有する場合には、以下に説明する第1の実施形態の欠陥修正方法と第2の実施形態の欠陥修正方法の両方を施して第2のテンプレートを作製すればよい。
<第1の実施形態>
まず、第1のテンプレートの転写パターン(第1の転写パターン)が欠損欠陥を有する場合の欠陥修正方法について説明する。
本実施形態においては、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの欠損欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン残渣欠陥を形成し、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、前記樹脂パターン残渣欠陥の部分で被覆される前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン残渣欠陥を形成し、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、前記第1の転写パターンの欠損欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン残渣欠陥を修正する。
本実施形態においては、まず、上記のナノインプリントリソグラフィの技術(図6参照)を用いて、図2(a)〜図2(e)に示すように、第1のテンプレート10から、第1のテンプレート10の転写パターン(第1の転写パターン)とは凹凸形状が反転した樹脂パターン43を形成する。
例えば、図2(a)に示すように、まず、凹凸形状の転写パターン(第1の転写パターン)を有する第1のテンプレート10を準備する。ここで、本例における第1のテンプレート10の転写パターン(第1の転写パターン)には、欠損欠陥12wが存在する。
そして、この第1のテンプレート10が有する欠損欠陥12wの欠陥位置情報は、例えば、第1のテンプレート10の欠陥検査を行うことによって、予め取得することができる。
なお、第1のテンプレート10は他者が製造したものを用いてもよく、また、第1のテンプレート10の欠陥位置情報も、他者が欠陥検査したものを取得して用いてもよい。
一方、被転写基板としては、基板20Aの上にハードマスク層30Aが形成された第2のテンプレート20用のブランクを準備し、ハードマスク層30Aの上に紫外線硬化性の樹脂層41を形成する。
なお、図2(a)に示す例においては、ハードマスク層30Aの上に紫外線硬化性の樹脂層41を形成しているが、この例の他に、重合性単量体を含む紫外線硬化性組成物を、インクジェット方式の塗布方法によってハードマスク層30Aの上に形成しても良い。この紫外線硬化性組成物は、紫外線照射によって重合し、樹脂パターンを形成するものである。
本実施形態において、基板20Aの材料は、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの基板として使用できる材料であれば用いることができるが、中でも、紫外線透過性の材料、例えば、酸化ケイ素(SiOx)を含む材料を好適に用いることができる。
基板20Aが、紫外線透過性の材料から構成されていれば、基板20Aから形成される第2のテンプレート20を光インプリント法に用いることができるからである。
また、本発明において、ハードマスク層30Aの材料は、基板20Aのエッチングマスクとして使用できる材料であれば用いることができるが、中でも、クロム(Cr)を含む材料を好適に用いることができる。
ハードマスク層30Aが、クロム(Cr)を含む材料から構成されていれば、後述するハードマスクパターン残渣欠陥30bの修正において、実績のある従来のフォトマスクの修正技術を適用できるからである。
次に、図2(b)に示すように、第1のテンプレート10をハードマスク層30Aの上に形成した樹脂層41に接触させ、紫外線50を照射して、樹脂層41の樹脂が硬化した樹脂パターン42を形成し、その後、第1のテンプレート10を離型する(図2(c))。
次いで、得られた樹脂パターン42に、例えば、酸素イオン等の反応性イオン60によるドライエッチングを施して(図2(d))、厚さT1の余分な残膜部分を除去し、第1のテンプレート10の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターン43を形成する(図2(e))。
ここで、上記のように、本例における第1のテンプレート10の転写パターン(第1の転写パターン)には、欠損欠陥12wが存在する。
この場合、図2(e)に示すように、形成される樹脂パターン43には、欠損欠陥12wに対応した樹脂パターン残渣欠陥43bが含まれることになる。ここで、樹脂パターン残渣欠陥43bは、欠損欠陥12wとは凹凸形状が反転した関係となる。すなわち、第1の転写パターンにおいては欠損欠陥であったが、転写された樹脂パターンにおいては残渣欠陥になる。
そして、図3(f)および図3(g)に示すように、樹脂パターン43をエッチングマスクに用いてハードマスク層30Aをエッチングしてハードマスクパターン30を形成すると、樹脂パターン残渣欠陥43bの部分で覆われていた部分には、ハードマスクパターン残渣欠陥30bが形成されることになる。
本実施形態においては、このハードマスクパターン残渣欠陥30bを修正することによって、第2のテンプレート20の修正工程を容易にし、その結果、転写パターン(第2の転写パターン)に残渣欠陥の無い第2のテンプレート20を得ることができる。
ここで、従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法においても、基板上に形成したハードマスクパターンの欠陥を修正することで、転写パターンに欠陥の無いテンプレートを得るという方法が可能なようにも考えられる。
例えば、上記の図7(d)に示す形態において、ハードマスクパターン120の欠陥を修正する方法が可能なようにも考えられる。
しかしながら、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートは、従来のフォトマスクのような4倍マスクではなく、等倍の転写パターンを有するものであり、その転写パターンの寸法は、例えば、10nmレベルと非常に小さいため、転写パターンをエッチング形成するためのハードマスクパターンも極めて薄膜にする必要がある。例えば、ハードマスクパターンの膜厚は数nmレベルである。
このように、ハードマスクパターンが極めて薄膜であるため、転写パターンをエッチング形成する前の表面平坦な基板上に形成されたハードマスクパターンの欠陥を、欠陥検査装置で検出することは困難である。
それゆえ、従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造においては、例えば、上記の図8に示すように、転写パターンの形成工程(S103)の後に、欠陥検査工程(S105)を行っていた。より具体的には、例えば、上記の図7(e)または図7(f)に示す形態において、欠陥検査を行っていた。
通常、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの転写パターンは、凸部の上面(Top面)と凹部の底面(Bottom面)の段差が凹部の幅の3倍程度のアスペクト比を有しているため、転写パターン形成後であれば、既存の欠陥検査装置を用いて欠陥を検出することが容易になるからである。
それゆえ、従来は、凹凸形状の転写パターンを形成した後に欠陥検査を行い、得られた欠陥の位置情報に基づいて、前記転写パターンの欠陥を修正することが行われていた。したがって、転写パターンを形成する前のハードマスクパターンの欠陥を修正することは、行われていなかった。
一方、本実施形態においては、ハードマスクパターン残渣欠陥30bの位置は、欠陥検査を行わなくても、第1のテンプレート10において予め取得した欠陥位置情報(欠損欠陥12wの位置情報)から、求めることができる。
それゆえ、図3(g)に示す形態のように、転写パターンをエッチング形成する前の表面平坦な基板20Aの上に形成されたハードマスクパターン残渣欠陥30bを、直接、既存の欠陥検査装置で検出することは困難であっても、第1のテンプレート10の欠陥位置情報(欠損欠陥12wの位置情報)に基づいて、修正装置においてハードマスクパターン残渣欠陥30bを見つけ出すことは、容易にできる。
そして、例えば、電子線とアシストガスを用いた部分エッチングの方法を用いてハードマスクパターン残渣欠陥30bを除去することにより、所望の形態を有する修正ハードマスクパターン30eを形成することができる(図3(h))。
ここで、従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの残渣欠陥修正においては、基板と残渣欠陥が共に同じ物質(例えば、酸化ケイ素)から構成されているため、エッチング停止層として作用するものがなく、エッチングの深さを制御することは困難であった。
一方、本実施形態においては、ハードマスクパターン残渣欠陥30bを構成する物質(例えば、クロム)は、基板20Aを構成する物質(例えば、酸化ケイ素)とは異なるため、基板20Aをエッチング停止層として作用させることができ、エッチングの深さを制御することが容易になる。
さらに、本実施形態においては、ハードマスク層30Aを構成する材料を、従来のフォトマスクのマスクパターン(遮光パターン)を構成する材料と同じもの、若しくは、修正に際して同様にエッチング可能なものを用いることで、その修正には、実績のある従来のフォトマスクの修正技術を適用できる。例えば、ハードマスク層30Aを構成する材料として、クロム(Cr)を含む材料を好適に用いることができる。
上記のようにして、ハードマスクパターン残渣欠陥30bを除去した後は、修正ハードマスクパターン30eを含むハードマスクパターン30をエッチングマスクに用いて基板20Aをエッチングして、第2の転写パターンの凹部20sを形成する(図3(i))。
その後、修正ハードマスクパターン30eを含むハードマスクパターン30を除去して、残渣欠陥の無い第2のテンプレート20を得ることができる(図3(j))。
なお、図3(j)において、符号20sは第2の転写パターンの凹部を示し、符号20tは第2の転写パターンの凸部を示す。
<第2の実施形態>
次に、第1のテンプレートの転写パターン(第1の転写パターン)が残渣欠陥を有する場合の欠陥修正方法について説明する。
本実施形態においては、前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの残渣欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン欠損欠陥を形成し、前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、前記樹脂パターン欠損欠陥の部分から露出する前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン欠損欠陥を形成し、前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、前記第1の転写パターンの残渣欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン欠損欠陥を修正する。
本実施形態(第2の実施形態)においても、上記の第1の実施形態と同様に、まず、図4(a)〜図4(e)に示すように、第1のテンプレート10から、第1のテンプレート10の転写パターン(第1の転写パターン)とは凹凸形状が反転した樹脂パターン43を形成する。
ここで、図4(a)に示すように、本例における第1のテンプレート10の転写パターン(第1の転写パターン)には、残渣欠陥12bが存在する。
そして、この第1のテンプレート10が有する残渣欠陥12bの欠陥位置情報は、例えば、第1のテンプレート10の欠陥検査を行うことによって、予め取得することができる。なお、第1のテンプレート10は他者が製造したものを用いてもよく、また、第1のテンプレート10の欠陥位置情報も、他者が欠陥検査したものを取得して用いてもよい。
第1のテンプレート10に残渣欠陥12bが存在する場合、図4(e)に示すように、形成される樹脂パターン43には、残渣欠陥12bに対応した樹脂パターン欠損欠陥43wが含まれることになる。ここで、樹脂パターン欠損欠陥43wは、残渣欠陥12bとは凹凸形状が反転した関係となる。すなわち、第1の転写パターンにおいては残渣欠陥であったが、転写された樹脂パターンにおいては欠損欠陥になる。
そして、図5(f)および図5(g)に示すように、樹脂パターン43をエッチングマスクに用いてハードマスク層30Aをエッチングしてハードマスクパターン30を形成すると、樹脂パターン欠損欠陥43wの部分から露出するハードマスク層30Aの部分もエッチングされて、ハードマスクパターン欠損欠陥30wが形成されることになる。
本実施形態においては、このハードマスクパターン欠損欠陥30wを修正することによって、第2のテンプレート20の修正工程を容易にし、その結果、転写パターン(第2の転写パターン)に欠損欠陥の無い第2のテンプレート20を得ることができる。
本実施形態においても、上記の第1の実施形態と同様に、ハードマスクパターン欠損欠陥30wの位置は、欠陥検査を行わなくても、第1のテンプレート10において予め取得した欠陥位置情報(残渣欠陥12bの位置情報)から求めることができる。
それゆえ、図5(g)に示す形態のように、転写パターンをエッチング形成する前の表面平坦な基板20Aの上に形成されたハードマスクパターン欠損欠陥30wを、直接、既存の欠陥検査装置で検出することは困難であっても、第1のテンプレート10の欠陥位置情報(残渣欠陥12bの位置情報)に基づいて、修正装置においてハードマスクパターン欠損欠陥30wを見つけ出すことは、容易にできる。
そして、例えば、電子線とデポジション用ガスを用いた部分デポジションの方法を用いてハードマスクパターン欠損欠陥30wの部分に修正材30dを堆積することにより、欠損欠陥の部分が修正された修正ハードマスクパターン30rを形成することができる(図5(h))。
なお、従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法において、基板上に形成したハードマスクパターンの欠陥を修正することで、転写パターンに欠陥の無いテンプレートを得るという方法の困難性については、上記の第1の実施形態において説明済みであるため、ここでの説明は省略する。
ここで、従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠損欠陥修正においては、修正材に求められる性能(強度等)が厳しいことから、修正材として適した材料を選択することが困難であった。
一方、本実施形態においては、ハードマスクパターン欠損欠陥30wの部分に堆積させる修正材30dに求められる性能は、主に、基板20Aをエッチングする際のエッチングマスクとしての耐性と、修正工程(図5(h))の後から基板エッチング工程(図5(i))の前までの間の洗浄耐性であり、修正材として適用できる材料の選択幅を、格段に広くすることができる。
また、従来のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠損欠陥修正においては、転写パターンを修正するために、堆積させる修正材の高さを、他の転写パターンの凸部と同じ高さになるように正確に合わせることが求められていた。
一方、本実施形態においては、欠陥修正する対象は、転写パターンではなく、エッチングマスクとして作用するハードマスクパターンである。それゆえ、ハードマスクパターン欠損欠陥30wの部分に堆積させる修正材30dには、転写パターンとしての性能は要求されず、堆積させる修正材30dの高さについても、基板20Aをエッチングする際のエッチングマスクとしての耐性さえ備えていれば、特に、他のハードマスクパターンと同じ高さになるように正確に合わせることを要しない。
したがって、本実施形態においては、従来のように転写パターンの欠損欠陥を修正していた場合に比べて、格段に修正が容易になる。
さらに、本実施形態においては、修正材30dを構成する物質は、ハードマスク層30Aを構成する材料(例えば、クロム)と同じ物質を用いることができる。それゆえ、その修正には、実績のある従来のフォトマスクの修正技術を適用できる。
上記のようにして、修正ハードマスクパターン30rを形成した後は、修正ハードマスクパターン30rを含むハードマスクパターン30をエッチングマスクに用いて基板20Aをエッチングして、第2の転写パターンの凹部20sを形成し(図5(i))、その後、修正ハードマスクパターン30rを含むハードマスクパターン30を除去して、欠損欠陥の無い第2のテンプレート20を得ることができる(図5(j))。
以上、本発明に係るナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法、およびナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法についてそれぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
10・・・第1のテンプレート
10s・・・凹部
10t・・・凸部
12b・・・残渣欠陥
12w・・・欠損欠陥
20・・・第2のテンプレート
20A・・・基板
20s・・・凹部
20t・・・凸部
30・・・ハードマスクパターン
30A・・・ハードマスク層
30b・・・ハードマスクパターン残渣欠陥
30e・・・修正ハードマスクパターン
30d・・・修正材
30r・・・修正ハードマスクパターン
30w・・・ハードマスクパターン欠損欠陥
41・・・樹脂層
42・・・樹脂パターン
42b・・・樹脂パターン残渣欠陥
42w・・・樹脂パターン欠損欠陥
43・・・樹脂パターン
43b・・・樹脂パターン残渣欠陥
43w・・・樹脂パターン欠損欠陥
50・・・紫外線
60・・・反応性イオン
100・・・ナノインプリントリソグラフィ用テンプレート
100A・・・基板
100s・・・凹部
100t・・・凸部
120・・・ハードマスクパターン
120A・・・ハードマスク層
130・・・樹脂パターン
310・・・被転写基板
321・・・樹脂層
322・・・樹脂パターン
323・・・樹脂パターン
330・・・紫外線
340・・・反応性イオン

Claims (8)

  1. 第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを用いて製造される前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した第2の転写パターンを有する第2のテンプレートの欠陥を修正するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法であって、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報が既知の前記第1のテンプレートを準備する工程と、
    前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程と、
    前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程と、
    前記欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて前記基板をエッチングして前記第2の転写パターンを形成する工程と、
    を順に備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法。
  2. 前記第1の転写パターンの欠陥位置情報を、前記第1のテンプレートの欠陥検査を行うことによって取得することを特徴とする請求項1に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法。
  3. 前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの欠損欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン残渣欠陥を形成し、
    前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターン残渣欠陥の部分で被覆される前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン残渣欠陥を形成し、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、
    前記第1の転写パターンの欠損欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン残渣欠陥を修正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法。
  4. 前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの残渣欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン欠損欠陥を形成し、
    前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターン欠損欠陥の部分から露出する前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン欠損欠陥を形成し、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、
    前記第1の転写パターンの残渣欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン欠損欠陥を修正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの欠陥修正方法
  5. 第1の転写パターンを有する第1のテンプレートを用いて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した第2の転写パターンを有する第2のテンプレートを製造するナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法であって、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報が既知の前記第1のテンプレートを準備する工程と、
    前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程と、
    前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程と、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程と、
    前記欠陥を修正したハードマスクパターンをエッチングマスクに用いて前記基板をエッチングして前記第2の転写パターンを形成する工程と、
    を順に備えることを特徴とするナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法
  6. 前記第1の転写パターンの欠陥位置情報を、前記第1のテンプレートの欠陥検査を行うことによって取得することを特徴とする請求項5に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法。
  7. 前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの欠損欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン残渣欠陥を形成し、
    前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターン残渣欠陥の部分で被覆される前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン残渣欠陥を形成し、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、
    前記第1の転写パターンの欠損欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン残渣欠陥を修正することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法
  8. 前記第2のテンプレートを構成する基板の上に形成されたハードマスク層の上に配設された樹脂に、前記第1のテンプレートを接触させて前記第1の転写パターンとは凹凸形状が反転した樹脂パターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターンに前記第1の転写パターンの残渣欠陥の凹凸形状が反転した樹脂パターン欠損欠陥を形成し、
    前記樹脂パターンをエッチングマスクに用いて前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成する工程において、
    前記樹脂パターン欠損欠陥の部分から露出する前記ハードマスク層の部分にハードマスクパターン欠損欠陥を形成し、
    前記第1の転写パターンの欠陥位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターンの欠陥を修正する工程において、
    前記第1の転写パターンの残渣欠陥の位置情報に基づいて、前記ハードマスクパターン欠損欠陥を修正することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載のナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法
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