KR20110093654A - 패턴 형성 방법 - Google Patents

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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따르면, 피가공막 상에 임프린트 재료를 도포하는 공정과, 상기 임프린트 재료에, 제1 요철이 형성된 전사면을 갖는 템플릿의 상기 전사면을 접촉시켜, 상기 임프린트 재료에 상기 제1 요철의 형상을 반영한 제2 요철을 형성하는 공정과, 상기 임프린트 재료에 상기 템플릿을 접촉시킨 상태에서 상기 임프린트 재료를 경화시키는 공정과, 경화한 상기 임프린트 재료의 상기 제2 요철의 오목부에 마스크재를 충전하는 공정과, 상기 충전된 마스크재를 마스크로 하여 상기 임프린트 재료를 가공하여, 상기 피가공막의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 가공된 상기 임프린트 재료를 마스크로 하여 상기 피가공막을 가공하는 공정을 구비하고, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 제2 요철의 하프 피치의 2.5배 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법이 제공된다.

Description

패턴 형성 방법{PATTERN FORMING METHOD}
본 출원은 일본 특허 출원 제2010-026400호(2010년 2월 9일)에 기초한 것으로서, 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
본 발명의 실시 형태는, 일반적으로 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 장치나 MEMS(Micro Electro Mechanical System: 미소 전기 기계 시스템) 장치 등의 미세 구조를 갖는 전자 디바이스의 제조에 있어서, 미세 패턴을 고생산성으로 형성하는 기술로서, 템플릿의 요철을 기판에 전사하는 나노임프린트법이 주목되고 있다.
나노임프린트법에 있어서는, 전사해야 할 요철 패턴을 갖는 템플릿을 기판 상의 수지에 접촉시켜, 수지가 템플릿의 요철 패턴의 형상을 따른 상태에서, 수지를 경화시킴으로써, 기판 상의 수지에 요철 패턴이 전사된다.
나노임프린트법에 있어서, 템플릿의 요철의 종횡비가 높은 경우는, 템플릿을 수지로부터 제거하는 이형시에, 수지의 일부에 응력이 집중되어, 수지의 전사 패턴이 파괴되어 결함이 발생하는 일이 있다.
그리고, 종래의 나노임프린트법에서는, 기판 상에 파티클이 존재하면, 템플릿이 기판에 접촉되었을 때에 템플릿 패턴이 파괴되어 결함의 발생이나 템플릿 수명의 저하를 초래하는 문제가 있었다.
또한, 비특허문헌 1에는, 기판 상에 평활층을 형성하고, 그 위에 임프린트 레지스트를 도포하고, 임프린트 레지스트를 마스크로 하여 평활층을 가공하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서도 파티클이 존재하면, 파티클에 의해 템플릿 패턴이 파괴되어 결함이 발생하여 템플릿 수명이 저하된다.
"Process-Step and Flash Imprint Lithography(S-FIL) Technology", [online], [2009년 12월 21일 검색], 인터넷 <URL:http://sfil.org/Technology/etch.html>
본 발명의 실시 형태에 따르면, 피가공막 상에 임프린트 재료를 도포하는 공정과, 상기 임프린트 재료에, 제1 요철이 형성된 전사면을 갖는 템플릿의 상기 전사면을 접촉시켜, 상기 임프린트 재료에 상기 제1 요철의 형상을 반영한 제2 요철을 형성하는 공정과, 상기 임프린트 재료에 상기 템플릿을 접촉시킨 상태에서 상기 임프린트 재료를 경화시키는 공정과, 경화한 상기 임프린트 재료의 상기 제2 요철의 오목부에 마스크재를 충전하는 공정과, 상기 충전된 마스크재를 마스크로 하여 상기 임프린트 재료를 가공하여, 상기 피가공막의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 가공된 상기 임프린트 재료를 마스크로 하여 상기 피가공막을 가공하는 공정을 구비하고, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 제2 요철의 하프 피치의 2.5배 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 피가공막 상에 임프린트 재료를 도포하는 공정과, 상기 임프린트 재료에, 제1 요철이 형성된 전사면을 갖는 템플릿의 상기 전사면을 접촉시켜, 상기 임프린트 재료에 상기 제1 요철의 형상을 반영한 제2 요철을 형성하는 공정과, 상기 임프린트 재료에 상기 템플릿을 접촉시킨 상태에서 상기 임프린트 재료를 경화시키는 공정과, 경화한 상기 임프린트 재료의 상기 제2 요철의 오목부에 마스크재를 충전하는 공정과, 상기 충전된 마스크재를 마스크로 하여 상기 임프린트 재료를 가공하여, 상기 피가공막의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 가공된 상기 임프린트 재료를 마스크로 하여 상기 피가공막을 가공하는 공정을 구비하고, 상기 제2 요철의 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 상기 바닥과, 상기 제2 요철의 볼록부의 상면 사이의 거리인 상기 제2 요철의 깊이보다도 큰 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법이 제공된다.
이하에, 본 발명의 각 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 도면은 모식적 또는 개념적인 것이며, 각 부분의 두께와 폭의 관계, 부분간의 크기의 비 계수 등은 반드시 현실의 것과 동일하다고는 할 수 없다. 또한, 동일한 부분을 나타내는 경우이어도, 도면에 따라 서로의 치수나 비 계수가 상이하게 나타내어지는 경우도 있다.
또한, 본원 명세서와 각 도면에 있어서, 기출된 도면에 관해 전술한 것과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명은 적절히 생략한다.
도 1은 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법을 예시하는 흐름도.
도 2는 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도.
도 3은 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도.
도 4는 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도.
도 5는 제1 비교예의 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도.
도 6은 제1 비교예의 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도.
도 7은 제1 비교예의 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도.
도 8은 제2 비교예의 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도.
도 9는 제2 비교예의 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도.
도 10은 제2 비교예의 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도.
도 11은 제2 실시예의 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도.
(실시 형태)
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2 및 도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도이다.
도 1 및 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 우선, 기판(10)의 주면(10a)에 형성된 피가공막(20) 상에 임프린트 재료를 도포한다(스텝 S110). 예를 들어, 피가공막(20) 상에 임프린트 재료로서 수지막(30)을 형성한다.
예를 들어, 기판(10)에는, 실리콘 기판이나 석영 기판 등 임의의 기판을 사용할 수 있다.
피가공막(20)은, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 의해 가공되는 막이다. 피가공막(20)에는, 예를 들어, 절연막이나 도전막이나 반도체막 등 임의의 막이 사용된다. 피가공막(20)에는, 예를 들어, 실리콘 산화막 등의 실리콘을 포함하는 막이나, 금속막 등이 사용된다.
수지막(30)에는, 예를 들어 광경화성의 수지가 사용된다. 즉, 수지막(30)은 탄소를 포함하는 유기막 등이 사용된다. 피가공막(20) 상에의 수지막(30)의 도포에는, 예를 들어 디스펜서(80) 등이 사용된다. 또한, 수지막(30)은 광경화성의 수지에 한정되지 않고 열경화성 수지이어도 상관없다.
다음에, 도 1 및 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 수지막(30)에, 제1 요철(41)이 형성된 전사면(40a)을 갖는 템플릿(40)의 전사면(40a)을 접촉시킨다.
템플릿(40)에는 예를 들어 석영이 사용된다. 템플릿(40)의 전사면(40a)에는, 원하는 치수를 갖는 요철(제1 요철(41))이 형성되어 있다. 또한, 수지막(30)에 열경화성 수지를 사용하는 경우에는, 템플릿(40)에 열전도율이 우수한 재료를 사용하는 것이 적합하다.
수지막(30)에 템플릿(40)의 전사면(40a)을 접촉시킴으로써, 수지막(30)은, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 오목부에 충전된다. 이에 의해, 수지막(30)의 형상은, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 형상을 따라 변형되고, 즉, 수지막(30)에 제1 요철(41)이 전사된다. 이 상태에서, 수지막(30)을 경화시킨다. 예를 들어, 템플릿(40)을 통해 수지막(30)에 자외선(61)을 조사한다. 이에 의해, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 형상을 반영한 제2 요철(32)을 갖는 전사 수지층(31)이 형성된다(스텝 S120). 즉, 임프린트 재료에, 제1 요철(41)이 형성된 전사면(40a)을 갖는 템플릿(40)의 전사면(40a)을 접촉시켜, 임프린트 재료에 제1 요철(41)의 형상을 반영한 제2 요철(32)을 형성한다. 그리고, 임프린트 재료에 템플릿(40)을 접촉시킨 상태에서 임프린트 재료를 경화시킨다.
그 후, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 템플릿(40)과 전사 수지층(31)을 이격시켜 이형한다.
여기서, 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 깊이(높이)를 제1 요철 깊이 L1로 한다. 제1 요철 깊이 L1은, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 오목부의 저면과, 볼록부의 상면의 거리이다.
전사 수지층(31)에 형성되는 제2 요철(32)의 깊이를 제2 요철 깊이 L2로 한다. 제2 요철 깊이 L2는, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과, 볼록부(32p)의 상면의 거리이다. 제2 요철(32)은, 제1 요철(41)의 형상을 반영하고 있으므로, 제2 요철 깊이 L2는, 제2 요철 깊이 L1과 실질적으로 동일해진다.
그리고, 전사 수지층(31)에 있어서, 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과 피가공막(20) 사이의 부분을 잔여층(31r)(Residual Layer)인 것으로 한다. 잔여층(31r)(즉, 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시켜, 수지막(30)에 템플릿(40)의 요철을 전사하고, 수지막(30)을 경화하여 형성되는 전사 수지층(31)의 잔여층(31r))의 두께인 잔여층 두께(Residual layer Thickness: RLT)는, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과, 피가공막(20) 사이의 거리(임프린트 재료의 막 두께)이다.
그리고, 도 1 및 도 2의 (d)에 나타낸 바와 같이, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 마스크재(50)를 충전한다(스텝 S130). 즉, 경화한 임프린트 재료의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 마스크재(50)를 충전한다.
마스크재(50)에는, 예를 들어 SOG(Spin On Glass)를 사용할 수 있다. 이에 의해, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 매립성 좋게 마스크재(50)가 매립된다. 또한, 마스크재(50)의 표면의 평탄성이 양호해진다. 여기서, 마스크재(50)는 전사 수지층(31)에 대해 에칭 레이트가 낮은 재료를 선택한다.
그 후, 필요에 따라서 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 행한다. 이에 의해, 전사 수지층(31) 및 마스크재(50)의 표면은 평탄해진다.
그 후, 도 1, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 충전된 마스크재(50)를 마스크로 하여 전사 수지층(31)(임프린트 재료)을 가공하여, 피가공막(20)의 일부를 노출시킨다(스텝 S140).
즉, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 마스크재(50)를 마스크로 하여 전사 수지층(31)을, 예를 들어 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해 가공한다.
이에 의해, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 마스크재(50)에 덮여 있는 부분의 전사 수지층(31)이 남고, 마스크재(50)에 덮여 있지 않은 부분의 전사 수지층(31)은 제거된다. 일반적으로 이형시에 결함이 발생하기 쉬운 임프린트법에서는 고종횡비의 패턴을 형성하는 것이 곤란하다. 그러나, 상기한 공정을 거침으로써, 임프린트법을 사용하여 임프린트 레지스트에 고종횡비의 패턴을 전사할 수 있다.
또한, 이 RIE에 사용되는 이온(62)에는, 예를 들어, 유기 수지를 포함하는 전사 수지층(31)을 에칭하는 이온이 사용된다.
이때, 마스크재(50)의 막 두께는 다소 감소되어도 된다.
이 후, 도 1 및 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 가공된 전사 수지층(31)(임프린트 재료)을 마스크로 하여, 노출된 피가공막(20)을 가공한다(스텝 S150).
피가공막(20)의 가공에는, 예를 들어 RIE가 사용된다. 이때, 이 RIE의 이온(63)에는, 피가공막(20)을 에칭하는 이온이 사용된다.
또한, 예를 들어, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이 가공의 최초의 단계에서는, 전사 수지층(31) 상에 마스크재(50)가 있다. 그리고, RIE에 의해 피가공막(20)의 가공과 동시에 마스크재(50)가 제거되어, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 이후의 단계에서는, 마스크재(50)가 없어져도 된다. 그리고, 노출된 전사 수지층(31)을 마스크로 하여, 피가공막(20)을 RIE에 의해 가공한다.
또한, 이 RIE에 의해, 전사 수지층(31)의 막 두께도 감소된다. 단, 피가공막(20)의 가공이 종료될 때까지는, 전사 수지층(31)은 잔존한다. 즉, 피가공막(20)의 가공이 종료되었을 때의 전사 수지층(31)의 두께 Lc는 0이 아니고, 전사 수지층(31)은 잔존한다. 예를 들어, 마스크로서 사용되는 전사 수지층(31)의 막 두께가 피가공막(20)의 가공에 의해 감소되는 것을 예상하고, 전사 수지층(31)의 두께(구체적으로는 잔여층 두께 RLT)는 두껍게 설정되어 있다. 단, 본 실시 형태는 이에 한정되지 않고, 경우에 따라서는, 피가공막(20)의 가공의 최후의 단계에 있어서 전사 수지층(31)이 제거되어, 피가공막(20)의 표면의 예를 들어 일부가 노출되어도 된다. 즉, 피가공막(20)을 원하는 형상으로 가공할 수 있으면 된다.
그 후, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이, 마스크로서 사용된 전사 수지층(31)을 제거한다. 이 제거에는, 예를 들어, 산소 플라즈마(64) 등에 의한 애싱(회화)을 사용할 수 있다.
이에 의해, 템플릿(40)의 요철(제1 요철(41))을 반영한 패턴이 피가공막(20)에 형성된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법은, 예를 들어, 반도체 장치의 제조 공정에 있어서의 미세 가공으로 인해, 요철을 갖는 템플릿과, 웨이퍼 등의 피전사 기판을 접촉, 또는 그 간격을 근접시켜 패턴 전사를 행하는 나노임프린트법에 의한 패턴 형성 방법에 적용할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 잔여층 두께 RLT가 두껍게 설정된다.
예를 들어, 잔여층 두께 RLT(제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과 피가공막(20) 사이의 거리인 잔여층(31r)의 두께, 즉, 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과 피가공막(20) 사이의 임프린트 재료의 두께)는, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 제2 요철 깊이 L2(제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과, 제2 요철(32)의 볼록부(32p)의 상면 사이의 거리)보다도 크게 설정된다. 예를 들어, 제2 요철 깊이 L2는 50nm(나노미터) 정도보다도 작게 설정된다. 이때, 잔여층 두께 RLT는 50nm 이상으로 설정되고, 잔여층 두께 RLT는 예를 들어 100nm로 된다.
잔여층 두께 RLT는, 스텝 S110에 있어서의 수지막(30)의 형성시에, 예를 들어, 피가공막(20) 상에 적하(도포)하는 수지막(30)의 단위 면적당의 양에 의해 제어된다. 또한, 잔여층 두께 RLT는, 예를 들어, 스텝 S120에 있어서의 템플릿(40)과 기판(10)을 서로 가압하는 힘에 의해서도 제어될 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 잔여층 두께 RLT를 두껍게 설정하는 것과, 제2 요철(32)에 마스크재를 매립하고, 이 마스크재를 사용하여 전사 수지층(31)을 가공함으로써, 공정 중의 파티클 등에 의해 템플릿이 파괴되는 것을 억제한 고생산성의 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
구체적으로는, 잔여층 두께 RLT는, 제2 요철(32)의 하프 피치(피치의 2분의 1)의 2.5배 이상으로 설정된다. 잔여막 두께 RLT가 작고, 예를 들어, 제2 요철(32)의 하프 피치의 2.5배보다도 작은 경우는, 공정 중에 존재하는 파티클에 의해 템플릿이 파괴되기 쉬워진다. 제2 요철(32)을 형성하는 공정은, 제2 요철(32)의 피치에 따른 파티클의 관리가 행해지고 있다. 실용적으로는, 잔여막 RLT를, 형성하고자 하는 제2 요철(32)의 하프 피치의 2.5배 이상으로 설정함으로써, 공정 중의 파티클의 영향을 충분히 억제할 수 있어, 템플릿이 파괴되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 형성하는 제2 요철(32)의 하프 피치가 20nm인 경우에는, 잔여막 두께 RLT는 50nm 이상으로 설정된다. 또한, 제2 요철(32)의 피치는, 제1 요철(41)의 피치와 동일하다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도이다.
즉, 도 4는, 스텝 S120에 있어서의 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때의 상태에 대응하고, 전사 공정의 분위기에 파티클(20p)이 존재할 때의 상태를 예시하고 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 전사 공정에 있어서, 피가공막(20)의 표면이나, 템플릿(40)의 전사면(40a)에 파티클(20p)이 존재한다. 이 상태에 있어서, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 수지막(30)에 접촉시키면, 수지막(30)은, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 오목부에 충전된다. 그리고, 충분한 양의 수지막(30)이 피가공막(20) 상에 형성되어 있기 때문에, 파티클(20p)이 템플릿(40)의 전사면(40a)과 피가공막(20) 사이에 존재해도, 파티클(20p)은 수지막(30)에 매몰되어, 템플릿(40)의 제1 요철(41)은 파괴되지 않는다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 제2 요철(32)의 잔여층(31r)의 두께(잔여층 두께 RLT)가 두꺼우므로, 잔여층(31r) 중에 파티클(20p)이 매립되어, 템플릿(40)이 파괴되는 것이 억제된다.
또한, 파티클(20p)이 전사 수지층(31)과 유사한 성질을 갖는 경우는, 마스크재(50)를 마스크에 사용된 전사 수지층(31)의 가공(스텝 S140)시에, 전사 수지층(31)과 함께 파티클(20p)도 가공되고, 피가공막(20)의 가공에 있어서 특별히 영향을 미치지 않고, 피가공막(20)의 가공이 원하는 상태로 실시된다. 또한, 파티클(20p)의 성질이 전사 수지층(31)과 달리, 스텝 S140의 전사 수지층(31)의 가공시에, 전사 수지층(31)의 형상이 이상해진 경우는, 피가공막(20)의 가공에 영향을 미치는 일이 있다. 그러나, 이 경우에 있어서도, 피가공막(20)의 형상이 이상해진 것만으로, 템플릿(40)은 파괴되지 않기 때문에, 그 템플릿(40)을 사용한 것 외의 가공에 악영향은 발생하지 않는다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 따르면, 공정 중의 파티클 등에 의해 템플릿이 파괴되는 것을 억제한 고생산성의 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
일반적으로, 제조 공정 중에 있어서, 50nm보다도 작은 크기의 파티클은 세정 등에 의해 제거하는 것이 곤란하다. 따라서, 공정 중에는 50nm보다도 작은 파티클(20p)이 존재하고 있을 가능성이 있다. 잔여층 두께 RLT를 50nm 이상으로 설정함으로써, 이러한 파티클(20p)이 존재해도, 파티클(20p)은 잔여층(31r) 중에 매립되기 때문에 템플릿(40)이 파괴되는 일이 없다. 이로 인해, 잔여층 두께 RLT는 50nm 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 스텝 S120에 있어서, 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때, 수지막(30)의 양(예를 들어, 피가공막(20)의 단위 면적당의 양)이 많다. 이에 의해, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때에, 수지막(30)이 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 오목부에 충전되기 쉬워져, 전사 속도가 향상되고, 생산성이 더욱 향상된다. 예를 들어, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때, 제1 요철(41)의 오목부에는, 그 공정에 있어서의 분위기의 가스(예를 들어 공기나 헬륨 등)가 존재하고 있다. 이 오목부의 가스가 수지막(30) 중에 용해됨으로써, 오목부에의 수지막(30)의 충전을 가속할 수 있다.
템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때에 수지막(30)의 양이 적을 때에는, 오목부의 체적당의 수지막(30)의 양이 적기 때문에, 오목부의 가스는 수지막(30)에 용해되기 어렵고, 이로 인해, 수지막(30)이 오목부에 충전되는 데 시간이 걸린다.
본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때, 수지막(30)의 양을 많게 하고 있기 때문에, 템플릿(40)의 오목부의 가스가 수지막(30) 중에 용해되기 쉽고, 수지막(30)이 템플릿(40)의 오목부에 충전되기 쉬워 전사 속도가 향상되고, 생산성이 더욱 향상된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 잔여층 두께 RLT를 두껍게 하고 있으므로, 피가공막(20)의 단차가 큰 경우도, 그 단차를 흡수하여, 안정된 전사 수지층(31)이 얻어지고, 결과적으로 고정밀도의 피가공막의 가공을 실시할 수 있다.
잔여층 두께 RLT의 두께는, 피가공막(20)의 가공 중에 전사 수지층(31)이 남는 두께로 설정된다. 즉, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 별도 마스크재(50)를 매립하고, 이 마스크재(50)를 사용하여 전사 수지층(31)을 가공하기 때문에, 피가공막(20)을 가공할 때에 마스크로서 기능하는 전사 수지층(31)의 두께는, 실질적으로 잔여층 두께 RLT로 된다. 따라서, 잔여층 두께 RLT의 두께는, 피가공막(20)의 가공 중에 전사 수지층(31)이 남는 두께로 설정된다.
즉, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 있어서는, 피가공막(20)의 가공을 위해 필요한 전사 수지층(31)의 두께는 잔여층 두께 RLT에 상당하고, 전사시의 제2 요철(32)의 제2 요철 깊이 L2는, 피가공막(20)의 가공과는 관계없이 설정할 수 있다.
제2 요철(32)의 제2 요철 깊이 L2는, 마스크재(50)에 의해 전사 수지층(31)을 가공하는 공정의 조건에 의해 설정할 수 있기 때문에, 제2 요철 깊이 L2에의 요구는 그다지 심하지 않으며, 제2 요철(32)의 종횡비는 낮게 설정할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제2 요철(32)의 종횡비는 예를 들어 2.5 이하로 설정할 수 있다.
이에 의해, 전사 공정의 이형이 용이해져, 예를 들어 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 오목부에 전사 수지층(31)이 남겨지는 전사 불량을 억제할 수 있어, 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에서는, 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과 피가공막(20) 사이의 거리인 잔여층(31r)의 두께(잔여층 두께 RLT)는, 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과, 제2 요철(32)의 볼록부(32p)의 상면 사이의 거리인 제2 요철(32)의 깊이(제2 요철 깊이 L2)보다도 크다.
또한, 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과 피가공막(20) 사이의 거리인 잔여층(31r)의 두께(잔여층 두께 RLT)는 50nm 이상이다. 즉, 제2 요철(32)의 하프 피치가 20nm 정도일 때에, 잔여층(31r)의 두께는, 제2 요철(32)의 하프 피치의 2.5배 이상으로 설정된다.
또한, 제2 요철(32)의 오목부(32d)의 저면과 피가공막(20) 사이의 거리인 잔여층(32r)의 두께(잔여층 두께 RLT)는, 수지막(30)에 전사면(40a)을 접촉시키는 공정에 있어서 관리되고 있는 파티클의 직경의 최소값보다도 크게 설정된다.
이에 의해, 전사 공정에 있어서, 파티클(20p) 등이 잔여층(31r) 중에 매립되기 때문에, 파티클(20p) 등에 의해 템플릿(40)이 파괴되는 것이 억제되어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 잔여층 두께 RLT가 두껍고, 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시킬 때의 수지막(30)의 양이 많기 때문에, 템플릿(40)의 오목부의 가스가, 수지막(30) 중에 용해되기 쉽고, 수지막(30)이 템플릿(40)의 오목부에 충전되기 쉬워, 전사 속도가 향상되고, 생산성이 더욱 향상된다.
또한, 잔여층 두께 RLT가 두꺼우므로, 피가공막(20)의 단차를 흡수하여, 안정된 전사 수지층(31)이 얻어지고, 고정밀도의 피가공막(20)의 가공을 실시할 수 있다. 또한, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 종횡비를 낮게 할 수 있고, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 오목부에 전사 수지층(31)이 남겨지는 전사 불량을 억제할 수 있어, 이 점에서도 생산성을 향상시킬 수 있다. 상기한 실시 형태에 따르면, 임프린트법을 사용하여 고종횡비의 패턴의 결함을 억제하여 형성할 수 있음과 함께, 접촉시에 템플릿이 파괴되는 것을 억제할 수 있다.
(제1 비교예)
도 5 및 도 6은, 제1 비교예의 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도이다.
제1 비교예의 패턴 형성 방법에 있어서는, 템플릿(40)의 제1 요철(41)에 기초하여 형성된 전사 수지층(31)의 제2 요철(32) 자체가 피가공막(20)의 가공에 사용되는 예이다.
도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(10)의 주면(10a)에 형성된 피가공막(20) 상에 수지막(30)을 형성한다.
그 후, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 수지막(30)에, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 접촉시켜, 수지막(30)에 제1 요철(41)을 전사하고, 수지막(30)을 경화시켜 제1 요철(41)의 형상을 반영한 제2 요철(32)을 갖는 전사 수지층(31)을 형성한다.
이때, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 제1 요철 깊이 L1, 즉, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 제2 요철 깊이 L2는, 전사 수지층(31)이 피가공막(20)의 가공에 견딜 수 있도록 크게 설정되어 있다. 즉, 템플릿(40)의 제1 요철(41) 및 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 종횡비는 높고, 예를 들어 2.5보다도 높다. 또한, 이때의 잔여층 두께 RLT는 얇게 설정되어 있다.
또한, 제1 비교예의 패턴 형성 방법에 사용되는 템플릿(40)에 있어서는, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 사용되는 템플릿(40)은, 오목부와 볼록부가 서로 교체된 형상을 갖고 있다.
그리고, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 템플릿(40)과 전사 수지층(31)을 이격시켜 이형한다.
그 후, 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이, 전사 수지층(31)을 예를 들어 산소(65)를 포함하는 RIE에 의해 이방성 에칭을 행하여, 잔여층(31r)을 제거한다. 이에 의해, 피가공막(20)의 표면의 일부가 노출된다. 또한, 이때, 이 상태에 있어서의 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 깊이 L3(높이)은, 상기한 이방성 에칭의 가공 마진에 의해, 예를 들어, 제2 요철 깊이 L2보다도 약간 작은 값으로 된다.
그 후, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전사 수지층(31)을 마스크로 하여, 노출된 피가공막(20)을 가공한다.
그 후, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 필요에 따라서 전사 수지층(31)을 산소 플라즈마(64) 등에 의해 제거한다.
이에 의해, 템플릿(40)의 제1 요철(41)에 기초한 패턴이 피가공막(20)에 형성된다.
도 7은, 제1 비교예의 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도이다.
즉, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는, 전사 공정의 분위기에 파티클(20p)이 존재할 때의 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시킨 상태 및 이형한 상태에 각각 대응하고 있다. 또한, 도 7의 (c)는, 이형시의 패턴 불량의 상태에 대응하고 있다.
도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전사 공정에 있어서, 파티클(20p)이 템플릿(40)의 전사면(40a)과 피가공막(20) 사이에 존재하면, 수지막(30)이 얇기 때문에, 파티클(20p)은 수지막(30)에 매몰할 수 없다.
이로 인해, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 파티클(20p)에 의해 템플릿(40)의 제1 요철(41)이 파괴된다.
또한, 제1 요철(41)의 종횡비를 높게 할 필요가 있기 때문에, 이형시에, 템플릿(40)의 오목부에 전사 수지층(31)이 남겨져, 전사 수지층(31)의 패턴 불량이 발생한다. 그리고, 템플릿(40)의 오목부에 남겨진 전사 수지층(31)은, 다음 전사시에도 그대로 잔존하여, 템플릿(40)의 패턴이 파괴된 경우와 마찬가지의 불량이 발생한다.
이와 같이, 제1 비교예의 패턴 형성 방법에 있어서는, 파티클에 의해 템플릿(40)이 파괴되기 쉽고, 또한, 종횡비가 높기 때문에, 이형시에 불량이 발생하고, 이것이 원인이 되어 템플릿(40)이 파괴된다.
즉, 제1 비교예의 패턴 형성 방법에서는, 이형시에 발생하는 마찰력이나 템플릿(40)의 변형에 수반하는 응력의 집중에 이형 결함이 발생하기 쉽다. 특히, 미세하며 종횡비가 높은 패턴에 있어서는, 전사 수지층(31)의 인장 강도가 약하기 때문에, 이형시에 패턴이 도중에 끊어져, 하지(피가공막(20))로부터 박리되는 등의 결함을 발생하기 쉽다. 이것을 방지하기 위해, 템플릿(40)의 패턴의 종횡비를, 예를 들어 2.5 이하로 제한하면, 피가공막(20)의 가공시에, 전사 수지층(31)이 소멸되어, 원하는 가공을 할 수 없다.
제1 비교예와 같은 나노임프린트법에서는, 이형시의 전사 수지층(31)이 파괴되지 않는 패턴 높이와, 피가공막(20)의 가공을 위해 필요한 패턴 높이에 트레이드오프가 발생하여, 안정된 고생산성의 패턴 형성이 곤란하다.
(제2 비교예)
도 8 및 도 9는, 제2 비교예의 패턴 형성 방법을 예시하는 공정순 모식적 단면도이다.
제2 비교예의 패턴 형성 방법에 있어서는, 피가공막(20) 상에 마스크용 수지층(70)이 형성되고, 그 위에 수지막(30)(전사 수지층(31))이 형성된다. 이 마스크용 수지층(70)이, 피가공막(20)의 가공에 사용되는 예이다. 즉, 제2 비교예의 패턴 형성 방법은, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 방법에 대응한다.
도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(10)의 주면(10a)에 형성된 피가공막(20) 상에 마스크용 수지층(70)을 형성하고, 그 위에 수지막(30)을 형성한다.
마스크용 수지층(70)은, 피가공막(20)의 가공시의 마스크로서 기능한다. 이로 인해, 마스크용 수지층(70)의 두께 Ld는, 마스크용 수지층(70)이 피가공막(20)의 가공에 견딜 수 있도록 두껍게 설정되어 있다.
그 후, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 수지막(30)에, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 접촉시켜, 수지막(30)에 제1 요철(41)을 전사하고, 수지막(30)을 경화시켜 제1 요철(41)의 형상을 반영한 제2 요철(32)을 갖는 전사 수지층(31)을 형성한다.
또한, 제2 요철(32)은, 마스크용 수지층(70)의 가공에 사용되고, 피가공막(20)의 가공에는 사용되지 않아도 된다. 이로 인해, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 제1 요철 깊이 L1, 즉, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 제2 요철 깊이 L2는, 비교적 작게 설정되어 있다. 즉, 템플릿(40)의 제1 요철(41) 및 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 종횡비는 낮고, 예를 들어 2.5 이하이다.
그리고, 제2 비교예에 있어서는, 잔여층 두께 RLT는 얇게 설정되어 있다.
또한, 제2 비교예의 패턴 형성 방법에 사용되는 템플릿(40)에 있어서는, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에 사용되는 템플릿(40)은, 오목부와 볼록부가 서로 교체된 형상을 갖고 있다.
그리고, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 템플릿(40)과 전사 수지층(31)을 이격시켜 이형한다.
그 후, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 전사 수지층(31)을 마스크로 하여, 마스크용 수지층(70)을 가공한다. 이에 의해, 피가공막(20)의 표면의 일부가 노출된다.
그 후, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 마스크용 수지층(70)을 마스크로 하여, 노출된 피가공막(20)을 가공한다.
그 후, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 마스크용 수지층(70)을 산소 플라즈마(64) 등에 의해 제거한다.
이에 의해, 템플릿(40)의 제1 요철(41)에 기초한 패턴이 피가공막(20)에 형성된다.
도 10은, 제2 비교예의 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도이다.
즉, 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는, 전사 공정의 분위기에 파티클(20p)이 존재할 때의 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시킨 상태 및 이형시킨 상태에 각각 대응하고 있다.
도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전사 공정에 있어서, 파티클(20p)이 템플릿(40)의 전사면(40a)과 피가공막(20) 사이에 존재하면, 수지막(30)이 얇고, 잔여층 두께 RLT가 얇기 때문에, 파티클(20p)은 수지막(30)에 매몰할 수 없다.
이로 인해, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 파티클(20p)에 의해 템플릿(40)의 제1 요철(41)이 파괴된다.
또한, 제2 비교예에 있어서는, 제2 요철(32), 즉, 제1 요철(41)의 종횡비를 작게 할 수 있으므로, 이형시에 템플릿(40)의 오목부에 전사 수지층(31)이 남겨지는 불량은 억제할 수 있을 가능성이 있다.
또한, 제2 비교예의 패턴 형성 방법에 있어서는, 피가공막(20) 상에 마스크용 수지층(70)을 형성하기 때문에, 피가공막(20)의 단차가 큰 경우도, 그 단차를 마스크용 수지층(70)에서 흡수할 수 있다.
한편, 제2 비교예의 패턴 형성 방법에서는, 잔여층 두께 RLT가 작기 때문에, 수지막(30)의 양이 적다. 이로 인해, 템플릿(40)을 수지막(30)에 접촉시켰을 때에, 오목부의 가스는 수지막(30)에 용해되기 어렵고, 이로 인해, 수지막(30)이 오목부에 충전되는 데 시간이 걸린다.
이와 같이, 제2 비교예의 패턴 형성 방법에 있어서는, 마스크용 수지층(70)을 형성함으로써 템플릿(40)의 종횡비를 작게 할 수 있어, 전사 불량을 억제할 수 있고, 또한, 피가공막(20)의 단차의 영향을 저감시킬 수 있을 가능성이 있지만, 잔여층 두께 RLT가 작기 때문에, 파티클(20p)에 의해 템플릿(40)이 파괴되기 쉽고, 또한, 템플릿(40)의 오목부에의 수지막(30)의 충전에 시간이 걸린다.
이에 반해, 본 실시 형태에 관한 패턴 형성 방법에서는, 잔여층 두께 RLT를 두껍게 함으로써, 파티클(20p) 등에 의해 템플릿(40)이 파괴되는 것이 억제되어 생산성이 높다. 또한, 수지막(30)이 템플릿(40)의 오목부에 충전되기 쉬워, 생산성이 더욱 향상된다. 그리고, 잔여층 두께 RLT가 두꺼우므로, 피가공막(20)의 단차를 흡수할 수 있고, 또한, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 종횡비를 작게 할 수 있고, 전사 불량을 억제할 수 있어 생산성이 높다.
(제1 실시예)
본 실시 형태에 관한 제1 실시예의 패턴 형성 방법에 대해 설명한다.
기판(10)의 주면(10a) 상에 피가공막(20)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 피가공막(20)은, 두께가 200nm인 Si 산화막이다.
도 2의 (a)에 예시한 바와 같이, 피가공막(20) 상에 잉크젯법에 의해 10pl(피코리터) 정도의 아크릴계 광경화 수지의 복수의 액적을 적하한다. 이 아크릴계 광경화 수지가 수지막(30)으로 된다.
이미 설명한 바와 같이, 적하되는 아크릴계 광경화 수지의 양은, 잔여층 두께 RLT를 결정한다. 본 실시예에서는, 잔여층 두께 RLT가 150nm가 되도록 아크릴계 광경화 수지의 양을 제어한다.
다음에, 도 2의 (b)에 예시한 바와 같이, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 수지막(30)에 접촉시켜, 수지막(30)의 표면에 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 패턴을 전사한다. 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 라인 앤 스페이스는 40nm이고(즉, 오목부의 폭이 40nm이고 볼록부의 폭이 40nm임), 패턴 높이(제1 요철 깊이 L1)는 100nm이다. 이때의 종횡비는 2.5이다.
그리고, 예를 들어, 템플릿(40)을 통해, 수지막(30)에 자외선(61)을 조사한다. 이에 의해, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 형상을 반영한 제2 요철(32)을 갖는 전사 수지층(31)이 형성된다.
그 후, 도 2의 (c)에 예시한 바와 같이, 템플릿(40)과 전사 수지층(31)을 이격시켜 이형한다.
그리고, 도 2의 (d)에 예시한 바와 같이, 전사 수지층(31) 상에 SOG를 회전 도포하고, 300℃에서 베이크하고, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 마스크재(50)를 충전한다. 이 SOG층이 마스크재(50)로 된다.
다음에, 그리고, RIE법에 의해 SOG층을 에치 백하고, 전사 수지층(31)의 볼록부(32p)를 노출시킨다.
다음에, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 예시한 바와 같이, SOG층(마스크재(50))을 마스크로 하여, 전사 수지층(31)을, 산소를 사용한 RIE에 의해 가공한다.
그리고, 도 3의 (c)에 예시한 바와 같이, 가공된 전사 수지층(31)을 마스크로 하여, 노출된 피가공막(20)을 가공한다.
그리고, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이, 마스크로서 사용한 전사 수지층(31)을 예를 들어 산소 플라즈마(64) 등에 의한 애싱으로 제거한다.
이에 의해, 템플릿(40)의 요철(제1 요철(41))을 반영한, 라인 앤 스페이스가 40nm이고 패턴 높이가 200nm인 실리콘 산화막의 피가공막(20)이 얻어진다.
제1 실시예의 패터닝 방법에 따르면, 공정 중의 파티클 등에 의해 템플릿이 파괴되는 것을 억제하여, 생산성이 높은 패턴 형성이 가능하게 된다.
(제2 실시예)
제2 실시예의 패턴 형성 방법에 있어서는, 마스크재(50)로서 감광성 재료가 사용된다. 이하, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에의 마스크재(50)의 매립의 공정에 관해 설명한다.
도 11은, 제2 실시예의 패턴 형성 방법의 일부의 공정 상태를 예시하는 모식적 단면도이다.
즉, 도 11은, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에의 마스크재(50)의 매립의 공정을 예시하고 있다.
도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 마스크재(50)로서, 광리소그래피에 의한 패터닝 기능을 갖는 재료를 사용한다. 이 예에서는, 마스크재(50)로서 네가티브형의 감광성 SOG가 사용되는 예이다. 전사 수지층(31) 상에 회전 도포된 네가티브형 감광성 SOG막을, 예를 들어 마스크(66)를 개재한 ArF 리소그래피 프로세스에 의해 패터닝한다.
이에 의해, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 현상 후의 마스크재(50)는, 전사 수지층(31)의 오목부(32d)가 형성된 영역에 선택적으로 형성된다.
그리고, 도 11의 (c)에 나타낸 바와 같이, 네가티브형 감광성 SOG막을 에치 백하고, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 마스크재(50)가 매립된 형상이 형성된다.
이와 같이, 마스크재(50)로서, 감광성의 SOG막을 사용함으로써, 필요한 부분에 선택적으로 SOG막을 형성할 수 있고, 예를 들어, 패턴의 조밀에 기초하는 SOG막의 패턴 커버리지에 기인한 막 두께차를 저감시켜 에치 백이 용이화되어, 보다 생산성을 향상시킬 수 있다.
(제3 실시예)
본 실시 형태에 관한 제3 실시예에 있어서는, 잔여층 두께 RLT가, 전사 공정에 있어서 관리되고 있는 파티클의 크기에 기초하여 결정된다.
본 실시예에 있어서도, 도 2의 (a)에 예시한 바와 같이, 기판(10)의 주면(10a) 상에 두께가 200nm인 피가공막(20)이 형성되어 있고, 피가공막(20) 상에, 잉크젯법에 의해 10pl 정도의 아크릴계 광경화 수지의 복수의 액적을 적하한다.
본 실시예에 있어서는, 전사 공정에 있어서 기판(10)의 주면에 존재할 수 있는 파티클(20p)의 크기(직경)보다도 잔여층 두께 RLT가 커지도록, 잔여층 두께 RLT가 설정된다. 본 실시예에서는, 전사 공정에 있어서 파티클 검사로 관리하고 있는 파티클 크기의 직경의 최소값은 150nm인 경우이며, 이것에 기초하여, 잔여층 두께 RLT가 150nm가 되도록 아크릴계 광경화 수지의 양이 제어된다. 이에 의해, 전사 공정에 있어서, 피가공막(20)과 템플릿(40) 사이에 150nm보다도 작은 파티클(20p)이 존재해도, 파티클(20p)은,잔여층(31r)에 들어가기 때문에, 고가인 템플릿(40)의 파손을 억제할 수 있다.
이 후, 제1 실시예와 마찬가지로 하여, 템플릿(40)의 전사면(40a)을 수지막(30)에 접촉시켜, 수지막(30)에 자외선(61)을 조사하고, 템플릿(40)의 제1 요철(41)의 형상을 반영한 제2 요철(32)을 갖는 전사 수지층(31)을 형성하고, 템플릿(40)과 전사 수지층(31)을 이격시켜 이형한다.
그리고, 전사 수지층(31)의 제2 요철(32)의 오목부(32d)에 마스크재(50)를 충전하고, 마스크재(50)를 마스크로 하여, 전사 수지층(31)을 RIE에 의해 가공하고, 가공된 전사 수지층(31)을 마스크로 하여, 노출된 피가공막(20)을 가공하고, 마지막에 마스크로서 사용한 전사 수지층(31)을 제거한다.
이에 의해, 템플릿(40)의 요철(제1 요철(41))을 반영한 라인 앤 스페이스가 40nm이고 패턴 높이가 200nm인 실리콘 산화막의 피가공막(20)이 형성된다.
제3 실시예의 패터닝 방법에 있어서도, 공정 중의 파티클 등에 의해 템플릿이 파괴되는 것을 억제한 고생산성의 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
또한, 제3 실시예의 패터닝 방법에 있어서도, 제2 실시예와 같이, 마스크재(50)로서 감광성 수지 재료(예를 들어 감광성 SOG 등)를 사용할 수 있어, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본원 명세서에 있어서, 「수직」 및 「평행」은, 엄밀한 수직 및 엄밀한 평행뿐만 아니라, 예를 들어 제조 공정에 있어서의 편차 등을 포함하는 것이며, 실질적으로 수직 및 실질적으로 평행이면 된다.
이상, 구체예를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했다. 그러나, 본 발명은, 이것들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 패턴 형성 방법에 사용되는 형, 피처리 기판, 전사재 및 광변형층 등 각 요소의 구체적인 구성에 관해서는, 당업자가 공지된 범위로부터 적절히 선택함으로써 본 발명을 마찬가지로 실시하여, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 각 구체예 중 어느 2개 이상의 요소를 기술적으로 가능한 범위에서 조합한 것도, 본 발명의 요지를 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
그 밖에, 본 발명의 실시 형태로서 상술한 패턴 형성 방법을 기초로 하여, 당업자가 적절히 설계 변경하여 실시할 수 있는 모든 패턴 형성 방법도, 본 발명의 요지를 포함하는 한, 본 발명의 범위에 속한다.
그 밖에, 본 발명의 사상의 범주에 있어서, 당업자이면 각종 변경예 및 수정 예에 상도할 수 있는 것이며, 그것들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 예를 들어, 전술한 각 실시 형태에 대해, 당업자가 적절히 구성 요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 행한 것, 또는 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 행한 것도, 본 발명의 요지를 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 함유된다.
10: 기판
10a: 주면
20: 피가공막
20p: 파티클
30: 수지막
31: 전사 수지층
31r: 잔여막
32: 제2 요철
32d: 오목부
40: 템플릿
40a: 전사면
41: 제1 요철
50: 마스크재
61: 자외선
62, 63: 이온
64: 산소 플라즈마
65: 산소
66: 마스크
70: 마스크용 수지층
80: 디스펜서
L1: 제1 요철 깊이
L2: 제2 요철 깊이
L3: 깊이
Lc, Ld: 두께
RLT: 잔여막 두께

Claims (20)

  1. 피가공막 상에 임프린트 재료를 도포하는 공정과,
    상기 임프린트 재료에, 제1 요철이 형성된 전사면을 갖는 템플릿의 상기 전사면을 접촉시켜, 상기 임프린트 재료에 상기 제1 요철의 형상을 반영한 제2 요철을 형성하는 공정과,
    상기 임프린트 재료에 상기 템플릿을 접촉시킨 상태에서 상기 임프린트 재료를 경화시키는 공정과,
    경화한 상기 임프린트 재료의 상기 제2 요철의 오목부에 마스크재를 충전하는 공정과,
    상기 충전된 마스크재를 마스크로 하여 상기 임프린트 재료를 가공하여, 상기 피가공막의 일부를 노출시키는 공정과,
    상기 가공된 상기 임프린트 재료를 마스크로 하여 상기 피가공막을 가공하는 공정을 구비하고,
    상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 제2 요철의 하프 피치의 2.5배 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 임프린트 재료에 상기 전사면을 접촉시키는 공정에 있어서 관리되고 있는 파티클의 직경의 최소값보다도 큰 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 임프린트 재료는 광경화성을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 임프린트 재료는 탄소를 포함하는 유기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 임프린트 재료를 도포하는 상기 공정은, 상기 임프린트재를 상기 피가공막 상에 디스펜서를 사용하여 도포하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 템플릿은 석영을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마스크재에는 SOG(Spin On Glass)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 마스크재의 에칭 레이트는, 경화한 상기 임프린트재의 에칭 레이트보다도 낮은 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 요철의 종횡비는 2.5 이하인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 상기 두께는 50나노미터 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  11. 피가공막 상에 임프린트 재료를 도포하는 공정과,
    상기 임프린트 재료에, 제1 요철이 형성된 전사면을 갖는 템플릿의 상기 전사면을 접촉시켜, 상기 임프린트 재료에 상기 제1 요철의 형상을 반영한 제2 요철을 형성하는 공정과,
    상기 임프린트 재료에 상기 템플릿을 접촉시킨 상태에서 상기 임프린트 재료를 경화시키는 공정과,
    경화한 상기 임프린트 재료의 상기 제2 요철의 오목부에 마스크재를 충전하는 공정과,
    상기 충전된 마스크재를 마스크로 하여 상기 임프린트 재료를 가공하여, 상기 피가공막의 일부를 노출시키는 공정과,
    상기 가공된 상기 임프린트 재료를 마스크로 하여 상기 피가공막을 가공하는 공정을 구비하고,
    상기 제2 요철의 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 상기 바닥과, 상기 제2 요철의 볼록부의 상면 사이의 거리인 상기 제2 요철의 깊이보다도 큰 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 두께는, 상기 임프린트 재료에 상기 전사면을 접촉시키는 공정에 있어서 관리되고 있는 파티클의 직경의 최소값보다도 큰 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 임프린트 재료는 광경화성을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 임프린트 재료는 탄소를 포함하는 유기막을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 임프린트 재료를 도포하는 상기 공정은, 상기 임프린트재를 상기 피가공막 상에 디스펜서를 사용하여 도포하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 템플릿은 석영을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 마스크재에는 SOG(Spin On Glass)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 마스크재의 에칭 레이트는, 경화한 상기 임프린트재의 에칭 레이트보다도 낮은 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제2 요철의 종횡비는 2.5 이하인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 제2 요철의 상기 오목부의 저면과 상기 피가공막 사이의 상기 임프린트 재료의 상기 두께는 50나노미터 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
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