KR20130128340A - 몰드 제작용 블랭크 및 몰드의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막의 하드 마스크 기능을 담보하면서, 해당 하드 마스크막의 드라이 에칭 속도를 높임으로써 에칭 가공성을 향상시킬 수 있는 신규의 기술을 제공하는 것이다.
기판(1) 상에 설치되는 하드 마스크막(2)은 주석을 함유하는 크롬계 재료로 성막되어 있다. 하드 마스크막(2)을 구성하는 주석을 함유하는 크롬계 재료는, 불소계 드라이 에칭 조건에 대한 에칭 내성이 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막의 에칭 내성과 동등 내지는 그 이상인 한편, 염소계 드라이 에칭 조건에서는 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막에 비해 유의하게 높은 에칭 속도를 나타낸다. 그 결과, 불소계 드라이 에칭 시간이 단축되어 레지스트 패턴에 대한 손상이 경감되어, 고정밀도로 패턴 전사할 수 있다.
기판(1) 상에 설치되는 하드 마스크막(2)은 주석을 함유하는 크롬계 재료로 성막되어 있다. 하드 마스크막(2)을 구성하는 주석을 함유하는 크롬계 재료는, 불소계 드라이 에칭 조건에 대한 에칭 내성이 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막의 에칭 내성과 동등 내지는 그 이상인 한편, 염소계 드라이 에칭 조건에서는 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막에 비해 유의하게 높은 에칭 속도를 나타낸다. 그 결과, 불소계 드라이 에칭 시간이 단축되어 레지스트 패턴에 대한 손상이 경감되어, 고정밀도로 패턴 전사할 수 있다.
Description
본 발명은 나노 임프린트 기술 분야에서 이용하는 것이 가능한 몰드를 제작하기 위한 블랭크, 및 상기 블랭크를 이용한 몰드의 제조 방법에 관한 것이다.
나노 임프린트 기술은 고가의 노광 장치를 이용할 필요가 없는 리소그래피 방법으로서 기대되고 있어, 반도체 집적 회로 제조를 위한 미세 가공이나 차세대 광 디스크를 제조하기 위한 새로운 미세 가공 방법으로서 주목받고 있다.
나노 임프린트에 의한 미세 패턴의 형성은, 피가공 기판 상에서, 열로 가소화한 수지를 3차원 패턴의 형틀이 되는 몰드를 눌러 대어 성형한 후, 냉각하여 3차원의 수지 패턴을 얻는 방법과, 피가공 기판 상에 광 경화 수지 용액을 도포하고, 몰드를 눌러 댄 상태에서 광 조사하여, 광 경화한 3차원의 수지 패턴을 얻는 방법이 있다. 어느 방법에서든, 원판이 되는 몰드의 가공 정밀도가 중요한 것은, 광 리소그래피에서의 포토마스크가 요구하는 가공 정밀도의 경우와 마찬가지이다.
몰드를 제작하기 위한 기판으로는, 석영 기판이나, 산화규소막을 성막한 실리콘 기판, 실리콘 기판, 탄화규소 기판 등이 이용되는데, 특히, 석영 기판은 광 임프린트나 열 임프린트에도 유용하게 이용된다.
한편, 석영 기판을 고정밀도로 가공하는 기술로는, 이미 광 리소그래피 기술에 있어서, 레벤손형 마스크를 제작할 때에 이용되고 있으며, 이 마스크의 제작을 행하는 경우, 차광막으로서 이용되고 불소계 드라이 에칭에 높은 에칭 내성을 갖는 크롬계의 막을 하드 마스크막으로 해서, 불소계 드라이 에칭에 의한 석영 기판의 가공이 행하여진다.
이 가공 기술은, 거의 그대로 몰드의 제조 방법에 적용할 수 있으며, 예를 들면 일본 특허 공개 제2011-207163호 공보(특허문헌 1)에서는, 포토마스크에서 차광막 재료로서 이용된 크롬산화질화탄화물막을 하드 마스크막으로서 갖는 몰드 제작용 기판을 제안하고 있다. 또한, 표면측에 크롬 재료층을 구비하고, 기판측에 탄탈 재료층을 구비한 하드 마스크막을 갖는 몰드 제작용 기판도 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2009-206338호 공보: 특허문헌 2).
반도체 집적 회로나 광학 디바이스의 패턴 크기의 미세화에 따라, 몰드 제작에서의 패턴 크기에도 한층 더 미세화가 요구된다. 이러한 미세화는 리소그래피시 레지스트막의 박막화를 요구하게 된다. 이것은, 패턴 선폭에 대하여 레지스트막이 너무 두꺼우면, 레지스트 패턴의 형상이 적정한 것으로 되지 않거나, 박리가 발생하는 문제를 일으키기 때문이다.
따라서, 미세 패턴이 형성된 몰드를 제작하기 위해서는, 종래보다 박막의 레지스트에서 패턴 가공이 가능한 몰드용 블랭크가 요구된다.
특허문헌 1이나 2에서 개시되어 있는 바와 같은, 기판 가공을 위한 하드 마스크막에는, 기판을 가공하기 위한 에칭 조건하에서 높은 에칭 내성을 갖는 것이 요구된다. 이러한 재료로는 크롬계 재료가 알려져 있으며, 불소계 드라이 에칭으로 가공 가능한 석영 등의 기판을 고정밀도로 가공하기 위한 하드 마스크 재료로서 유용하다.
그러나, 크롬계 재료막에 패터닝할 때에 에칭 마스크가 되는 포토레지스트막의 염소계 드라이 에칭에 대한 에칭 내성은 충분하지 않아, 염소계 드라이 에칭에 있어서 바이어스가 발생하는 것이 문제가 되는 것도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3을 참조). 이 때문에, 크롬계 재료막을 보다 용이하게 패터닝하는 기술이 요구된다.
또한, 일본 특허 공개 제2007-33470호 공보(특허문헌 4)에는, 크롬계 재료막 내의 크롬 함유량을 낮춤으로써, 염소계 드라이 에칭에서의 에칭 속도를 낮추는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 크롬계 재료막 내의 크롬 함유량을 낮추면, 불소계 드라이 에칭에 대한 에칭 내성이 저하되는 경향이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막의 하드 마스크 기능을 담보하면서, 해당 하드 마스크막의 드라이 에칭 속도를 높임으로써 에칭 가공성을 향상시킬 수 있는 신규의 기술을 제공하는 데에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 몰드 제작용 블랭크는, 불소계 드라이 에칭이 가능한 기판 상에, 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 구비하고 있다.
바람직하게는, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료는, 주석의 함유량이 크롬의 함유량에 대하여 원자비로 0.01배 이상 2배 이하이다.
또한, 바람직하게는, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료는 주석-크롬 금속, 주석-크롬 산화물, 주석-크롬 질화물, 주석-크롬 탄화물, 주석-크롬 산화질화물, 주석-크롬 산화탄화물, 주석-크롬 질화탄화물, 주석-크롬 산화질화탄화물 중 어느 하나이다.
예를 들면, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 규소계 재료의 기판이다.
바람직하게는, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 석영 기판이다.
본 발명에 따른 몰드의 제조 방법은 상술한 블랭크를 이용한 몰드의 제조 방법이며, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 염소계 드라이 에칭으로 에칭 가공하여 하드 마스크 패턴을 형성하는 공정과, 상기 기판을 상기 하드 마스크 패턴을 마스크로 해서 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가공하는 공정을 구비하고 있다.
본 발명에서는, 하드 마스크막을 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 막으로 하였다. 이러한 크롬계 재료막은 불소계 드라이 에칭에 대해서는 높은 내성을 나타내는 한편, 염소계 드라이 에칭에서는 높은 에칭 속도가 얻어진다.
이 때문에, 레지스트를 박막화해도, 하드 마스크막에 대한 패턴 전사가 용이하며 고정밀도로 행해진다. 또한, 기판을 불소계 드라이 에칭으로 가공할 때에도 충분한 마스크 효과가 얻어진다. 그 결과, 고정밀도의 패턴을 갖는 나노 임프린트용 몰드의 제조가 용이하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 몰드 제작용 블랭크의 구성의 일 양태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 몰드 제조 공정의 일 양태를 도시한 도면이다.
도 3은 드라이 에칭에 이용하는 장치의 구성의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 몰드 제조 공정의 일 양태를 도시한 도면이다.
도 3은 드라이 에칭에 이용하는 장치의 구성의 개략을 설명하기 위한 도면이다.
이하에, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 몰드 제작용 블랭크는, 불소계 드라이 에칭이 가능한 기판 상에, 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 구비하고 있다. 또한, 이러한 하드 마스크막은 전체가 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 양태에 한정되지는 않는다. 하드 마스크막을 다층 구조로 하고, 그 중의 적어도 1층이 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 양태도 가능하다. 후자의 양태에서는, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 층을 하나의 하드 마스크막이라 관념하고, 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료를 포함하는 층을 다른 하드 마스크막이라 관념할 수 있다. 본 발명의 범위에는, 이러한 양태의 것도 포함된다.
그래서 우선, 주석을 함유하는 크롬계 재료에 대한 설명을 행한다.
크롬계 재료는 비교적 양호한 화학적 안정성을 갖는 점에서, 광학막용 재료, 특히 차광막 재료로서 널리 이용되어 왔다. 크롬계 재료는 불소계의 에칭 가스에 대한 내성이 높기 때문에, 불소계 드라이 에칭에 의해 규소계 재료를 패터닝할 때의 에칭 마스크로서도 안심하고 사용할 수 있다.
크롬계 재료막을 스퍼터링에 의해 성막하는 경우에는, 금속 불순물을 포함하지 않는 고순도의 크롬 타겟이 이용되는 것이 일반적이다. 이것은, 스퍼터링 성막된 크롬계 재료막 내에 금속 불순물이 혼입되어 버리면, 크롬계 재료막의 에칭 속도가 저하되는 것이 경험적으로 알려져 있는 등의 이유에 의한 것이다.
본 발명자들은, 크롬계 재료를 포함하는 막의 설계 자유도를 담보하면서 해당 막의 드라이 에칭 속도를 높일 수 있는 신규의 방법에 대해 다양한 검토를 거듭한 결과, 크롬계 재료막 내에 주석이 포함되어 있으면, 염소계 드라이 에칭을 행했을 때 에칭 속도가 향상된다는 지견을 얻어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 종래는 크롬계 재료막의 에칭 속도를 저하시키지 않기 위하여, 고순도의 크롬 타겟을 이용해서 금속 불순물을 혼입시키지 않도록 성막이 이루어지고 있었음에 반해, 본 발명자들은 상술한 새로운 지견에 기초하여, 크롬계 재료막 내에 주석을 의식적으로 첨가시키도록 성막하는 것으로 하였다.
본 발명자들의 검토에 따르면, 크롬계 재료막 내의 주석 함유량(농도)은 크롬의 함유량에 대하여 원자비로 0.01배 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1배 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.3배 이상이다.
크롬에 대하여 주석의 함유량이 원자비로 0.01배 이상인 크롬계 재료막은, 일반적인 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭 조건하에서 에칭 속도가 유의하게 향상된다. 이 효과는, 주석 함유량을 높임으로써 커진다. 또한, 주석의 함유량의 상한에는 특별한 제약은 없지만, 주석의 함유량이 과잉이 되면, 주석을 포함하지 않는 크롬계 재료와 대략 동등한 다양한 특성을 나타내는 막을 얻기 어려워질 가능성이 있다. 이 때문에, 주석의 함유량은 크롬에 대하여 원자비로 2배 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.5배 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 하드 마스크막을 구성하는 크롬계 재료를 포함하는 층의 전부에 상술한 농도로 주석을 함유할 필요는 없다. 그러나, 실용상, 하드 마스크막을 구성하는 크롬계 재료를 포함하는 층의 전체 층 두께 중의 50％ 이상의 층에서, 상술한 농도의 주석을 함유하는 것이 바람직하다. 이 값은 75％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 물론, 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막의 전체에 상술한 농도로 주석이 함유되어 있는 양태로 해도 좋다.
주석을 함유하는 크롬계 재료층 중에서의 주석의 크롬에 대한 함유비는 일정할 수도 있거나, 또는 층에 따라서 크롬에 대한 주석의 함유비를 변화시킬 수도 있다. 또한, 하드 마스크막을 구성하는 각 층에 포함되는 주석은 각 층 내에서 균일하게 분포되어 있을 필요는 없으며, 층의 두께 방향(깊이 방향)으로 농도 변화를 갖는 프로파일을 갖고 있을 수도 있다.
예를 들면, 상층은 주석을 함유하지 않거나 또는 주석의 함유비가 낮은 층으로 하고, 하층은 높은 주석 함유비의 층으로 하면, 상층(표면측)의 에칭 속도에 대하여 하층(기판측)의 에칭 속도만을 향상시킬 수 있어, 오버 에칭 시간을 짧게 설정하는 것이 가능해진다. 한편, 기판측의 주석 함유비를 낮게 설계한 경우에는, 드라이 에칭시의 크롬의 모니터링에 의한 종단 검출을 보다 용이하게 할 수 있다.
상술한 주석을 함유하는 크롬계 재료로는, 주석-크롬 금속 외, 주석-크롬 산화물, 주석-크롬 질화물, 주석-크롬 탄화물, 주석-크롬 산화질화물, 주석-크롬 산화탄화물, 주석-크롬 질화탄화물, 주석-크롬 산화질화탄화물 등의 크롬 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중에서, 주석-크롬 질화물, 주석-크롬 산화질화물, 주석-크롬 산화질화탄화물이 특히 바람직하다.
또한, 하드 마스크막의 일부가 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료를 포함하는 구성으로 하는 경우에는, 이와 같은 크롬계 재료로는, 크롬 금속 외, 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 탄화물, 크롬 산화질화물, 크롬 산화탄화물, 크롬 질화탄화물, 크롬 산화질화탄화물 등의 크롬 화합물을 예시할 수 있다. 이들 중에서, 크롬 질화물, 크롬 산화질화물, 크롬 산화질화탄화물이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 주석을 포함하는 크롬계 재료층은, 일반적인 크롬계 재료층을 성막하기 위한 공지된 방법(예를 들면, 특허문헌 1 내지 4를 참조)에 준하여 행할 수 있지만, DC 스퍼터링이나 RF 스퍼터링 등의 스퍼터링법에 따르면, 균질성이 우수한 막을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 주석을 포함하는 크롬계 재료층을 스퍼터링 성막할 때는, 주석을 첨가한 크롬 타겟(주석 첨가 크롬 타겟)을 이용할 수도 있고, 크롬 타겟과 주석 타겟을 별개로 설치하여 코·스퍼터링(동시 스퍼터링)을 행하도록 할 수도 있다. 또한, 단일 타겟 중에 크롬 영역과 주석 영역을 갖는 복합 타겟을 이용하도록 할 수도 있다. 또한, 복합 타겟과 크롬 타겟을 이용하여 코·스퍼터링을 행하도록 할 수도 있다.
크롬 타겟에 주석을 첨가하는 경우에는, 금속 주석으로서 첨가하는 것 외에, 주석 산화물, 주석 질화물, ITO 등의 주석 화합물로서 첨가할 수도 있다.
또한, 주석을 포함하는 타겟과 주석을 포함하지 않는 타겟을 이용하여 코·스퍼터링을 행하는 경우에는, 각각의 타겟의 면적비뿐만 아니라, 각 타겟에 인가하는 전력을 제어함으로써 무기 재료막 내의 주석 농도를 조정할 수도 있다.
특히, 주석을 포함하는 크롬계 재료층간에서 크롬과 주석의 비를 변화시키고 싶은 경우나, 1개의 층 내에서 크롬과 주석의 비를 서서히 변화시키고 싶은 경우에는, 주석을 포함하는 타겟과 주석을 포함하지 않는 타겟의 조합, 또는 주석의 함유량이 서로 다른 타겟의 조합을 이용해서 코·스퍼터링을 행하여, 타겟간의 인가 전력비를 변화시킴으로써, 원하는 주석 함유비가 서로 다른 층을 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 하드 마스크막을 성막할 때의 스퍼터링 가스는 막 조성에 따라서 적절하게 선택된다. 막 내에 경(輕)원소를 첨가하는 경우에는, 스퍼터링 가스에 의한 반응성 스퍼터링을 이용하여 산소, 질소, 탄소에서 선택되는 1종 이상의 원소를 첨가하여 조정하는 것은, 공지된 크롬계 재료층을 성막하는 경우와 동일하다.
예를 들면, 경원소를 포함하지 않는 주석 함유 크롬계 재료막을 성막하는 경우에는, 아르곤 가스만을 이용하면 된다. 경원소를 함유하는 주석 함유 크롬계 재료막을 성막하는 경우에는, 질소 가스, 산화질소 가스, 산소 가스, 산화탄소 가스, 탄화수소 가스 등의 반응성 가스 1종 이상, 또는 이들 반응성 가스와 아르곤 등의 불활성 가스와의 혼합 가스 중에서 반응성 스퍼터링을 행하면 된다.
또한, 주석을 함유하는 크롬계 재료층을 구성 원소로서 포함하는 하드 마스크막을 설계할 때는, 첨가하는 경원소에 대해서도, 공지된 크롬계 재료층을 설계할 때의 범위 내에서 적당한 양이 찾아진다.
스퍼터링 가스의 유량은 적절하게 조정된다. 가스 유량은 성막 중 일정하게 해도 좋고, 산소량이나 질소량을 막의 두께 방향으로 변화시키고 싶을 때는, 목적으로 하는 조성에 따라서 변화시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 하드 마스크막의 막 두께는 공지된 하드 마스크와 완전히 동일한 설계이어도 되고, 기판을 가공할 때의 깊이 등에 의존해서 설계되지만, 일반적으로는 1 내지 10nm가 된다.
주석을 함유하는 크롬계 재료막의 불소계 드라이 에칭 조건에 대한 에칭 내성은, 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막의 에칭 내성과 동등 내지는 그 이상이다.
한편, 주석을 함유하는 크롬계 재료막은, 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막과 마찬가지로 염소계 가스에 의해 드라이 에칭할 수 있고, 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막에 비해 유의하게 높은 에칭 속도를 나타낸다.
이러한 염소계 드라이 에칭은, 예를 들면, 염소 가스와 산소 가스의 혼합비(Cl2 가스: O2 가스)를 부피 유량비로 1:2 내지 20:1로 하고, 필요에 따라서 헬륨 등의 불활성 가스를 혼합한 가스를 이용해서 행할 수 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 주석을 함유하는 크롬계 재료막이 박막인 경우에는, 산소를 포함하지 않는 염소계 드라이 에칭을 행할 수도 있다.
이와 같이, 주석을 함유하는 크롬계 재료막은 불소계 드라이 에칭에 대한 충분한 에칭 내성과 염소계 드라이 에칭에 대한 높은 에칭 속도를 함께 갖는다. 이 때문에, 특허문헌 1이나 2에 개시되어 있는 바와 같은, 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 구비한 나노 임프린트용의 몰드를 제작하기 위한 블랭크에 있어서, 하드 마스크막을 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 막으로 하면, 막 두께를 유지한 상태에서 하드 마스크 기능을 높일 수 있음과 동시에, 해당 하드 마스크막을 패터닝할 때의 레지스트막에 대한 부하가 경감된다. 그 결과, 고정밀도의 나노 임프린트용 몰드의 제조가 가능해진다.
본 발명에 따른 몰드 제작용 블랭크에 이용하는 기판은, 불소계 드라이 에칭으로 가공 가능한 것이면 모두 적용할 수 있다. 예를 들면, 석영 기판이나, 산화규소막을 성막한 실리콘 기판, 실리콘 기판, 탄화규소 기판 등을 들 수 있다. 이 중, 석영 기판은 열 임프린트나 광 임프린트에도 적용 가능하여 바람직하다.
도 1은, 본 발명에 따른, 나노 임프린트 기술 분야에서 이용하는 것이 가능한 몰드를 제작하기 위한 블랭크의 구성의 일 양태를 도시하는 단면도이다. 이 도면에 나타낸 양태에서는, 불소계 드라이 에칭 가능한 규소계 재료 기판인 석영 기판(1) 상에, 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막(2)이 형성되어 있다.
이러한 블랭크를 이용하여 나노 임프린트용 몰드를 제조하는 공정에는, 종래 공지된, 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 구비한 포토마스크 블랭크를 가공하는 방법(특허문헌 1이나 특허문헌 2를 참조)과 완전히 동일한 공정을 채용할 수 있으며, 대략 하기와 같다.
도 2는, 몰드의 제조 공정의 일 양태를 도시한 도면이다. 우선, 도 1에 나타낸 블랭크의 하드 마스크막(2) 상에, 포토레지스트를 도포하여 레지스트막(3)을 형성한다(도 2의 A).
다음으로, 패터닝에 의해 남기고 싶은 하드 마스크막(2)의 부분을 보호하기 위한 레지스트 패턴을 얻도록 레지스트막(3)에 전자선의 패턴 조사를 행하고, 현상 등의 소정의 공정을 거쳐 레지스트 패턴(4)을 얻는다(도 2의 B).
이 레지스트 패턴(4)을 마스크로서 이용하여, 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭에 의해 하드 마스크막(2)을 패터닝한다(도 2의 C). 이 때, 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막(2)은 높은 에칭 레이트를 갖기 때문에, 에칭 시간이 단축되어 레지스트 패턴(4)에 대한 손상이 경감된다. 그 결과, 고정밀도로 패턴 전사할 수 있다.
잔존하는 레지스트 패턴(4)은 제거할 수도 있지만, 필수적인 것은 아니다.
계속해서, 패터닝된 하드 마스크막(2)을 마스크로서 이용하여, 불소계 드라이 에칭에 의해 석영 기판(1)을 소정의 깊이로 에칭한다(도 2의 D).
마지막으로, 레지스트 패턴(4)을 제거하고(도 2의 E), 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭에 의해 하드 마스크막(2)을 제거하여 나노 임프린트용 몰드가 완성된다(도 2의 F).
즉, 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막(2)을 염소계 드라이 에칭으로 에칭 가공하여 하드 마스크 패턴을 형성하는 공정과, 석영 기판(1)을 하드 마스크 패턴을 마스크로 해서 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가공하는 공정을 구비한 방법에 의해 몰드가 제작된다.
또한, 상술한 몰드를 마스터로서 이용하여, 나노 임프린트용 몰드를 제작할 수도 있다. 이 경우에는, 상술한 공정을 거쳐 얻어진 마스터 몰드에 자외선 경화성 수지 등을 도포하고, 이 마스터 몰드에, CrSn막을 형성한 석영 기판을 눌러 댄다.
그리고, 마스터 몰드측에서 수은 램프 등으로 UV 광을 조사하여, CrSn막 상에 UV 경화 수지 패턴을 형성한다. CrSn막은 UV 경화 수지 패턴을 마스크로 해서 에칭된다. 계속해서 석영 기판을 에칭하고, 마지막으로 CrSn막을 제거하면, 나노 임프린트용 몰드가 완성된다.
[드라이 에칭 특성의 평가 실험]
드라이 에칭 특성을 평가하는 실험예로서, 한 변이 152mm이고 두께가 6mm인 정사각형의 석영 기판 상에, 크롬 타겟과 주석 타겟을 별개로 설치한 코·스퍼터링에 의한 DC 스퍼터링법으로, 주석 농도가 상이한 2종의 CrON막을 두께 44nm로 성막하였다.
CrON막 내의 주석 함유량은, 크롬 타겟과 주석 타겟의 인가 전력을 조정함으로써 조정하였다. 또한, 스퍼터링 가스는 아르곤 가스와 산소 가스, 질소 가스의 혼합 가스이다.
또한, 비교를 위해, Cr 타겟을 이용하여, 주석을 함유하지 않은 CrON막도 성막하였다.
상술한 3 종류의 크롬계 재료막의 시료는 각각 복수 제작하였다. 크롬계 재료막의 조성 분석은 ESCA(제올(JEOL)사 제조 JPS-9000MC)를 이용하여 측정하였다.
이들 각 시료에 대해, 44nm 막 두께의 크롬계 재료막의 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭 속도(클리어 타임)를 비교하였다.
도 3은, 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭에 이용한 장치의 구성의 개략을 설명하기 위한 도면으로, 이 도면 중, 부호 11은 챔버, 12는 대향 전극, 13은 유도 방전 플라즈마(ICP) 발생용 고주파 발신기, 14는 안테나 코일, 15는 시료, 16은 평면 전극, 17은 RIE용 고주파 발신기, 18은 배기구, 19는 가스 도입구이다. 또한, 도 3은 후술하는 불소계 드라이 에칭에 이용한 장치의 구성의 개략도도 겸한다.
드라이 에칭은, 챔버내 압력을 6mTorr로 하고, 에칭 가스로서 Cl2(185sccm), O2(55sccm), He(9.25sccm)를 공급하고, RIE 고주파 발신기(17)에 대한 인가 전압을 700V(펄스)로 하고, ICP 발생용 고주파 발신기(13)에 대한 전력 공급을 400W(연속 방전)로 하는 조건에서 행하였다.
표 1은, 상술한 조건에서 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭을 행했을 때의 실험예 1, 실험예 2, 및 비교 실험예의 각 시료의 클리어 타임을 반사율 측정으로부터 구한 결과이다. 또한, 여기서는, 비교 실험예의 시료의 클리어 타임치를 1로 하여 상대치로 비교하였다.
상기한 결과로부터 분명한 바와 같이, CrON막 내에 주석을 함유하는 실험예 1 및 2의 시료에서는 모두, Sn을 함유하지 않은 비교 실험예의 시료에 비해, 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭시의 에칭 속도가 향상되었다.
또한, 이들 시료에 대해, 44nm 막 두께의 CrON막의 불소계 드라이 에칭 속도(클리어 타임)를 비교하였다. 이 불소계 드라이 에칭은, 챔버내 압력을 5mTorr로 하고, 에칭 가스로서 SF6(18sccm), O2(45sccm)를 공급하고, RIE 고주파 발신기(17)에 대한 인가 전압을 54V(연속 방전)로 하고, ICP 발생용 고주파 발신기(13)에 대한 전력 공급을 325W(연속 방전)로 하는 조건에서 행하였다.
표 2는, 상술한 조건에서 불소계 드라이 에칭을 행했을 때의 실험예 1, 실험예 2, 및 비교 실험예의 각 시료의 클리어 타임을 반사율 측정으로부터 구한 결과이다. 또한, 여기서는, 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭의 클리어 타임에 대한 불소계 드라이 에칭의 클리어 타임의 비로 비교하고 있다.
상기한 결과로부터 분명한 바와 같이, CrON막 내에 주석을 함유하는 실험예 1 및 2의 시료에서는 모두, Sn을 함유하지 않은 비교 실험예의 시료에 비해, 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭의 클리어 타임에 대한 불소계 드라이 에칭의 클리어 타임의 비가 향상되었다. 구체적으로는, 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭의 클리어 타임과 불소계 드라이 에칭의 클리어 타임의 비가 1 대 11 이상으로 되어있다.
[실시예]
[실시예 1]
직류 스퍼터 장치를 이용하여, 석영 기판 상에, 크롬과 주석을 포함하는 하드 마스크막(막 두께 10nm)을 성막하였다.
타겟으로는 크롬 타겟과 주석 타겟의 2종을 이용하여, 석영 기판을 30rpm으로 회전시키면서 성막하였다. 또한, 스퍼터 가스로는 Ar을 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.1Pa이 되도록 조정하였다.
이 차광막의 조성을 ESCA로 조사한 결과, Cr:Sn=9:1(원자비)였다.
계속해서, 화학 증폭형 네가티브형 레지스트를 100nm의 두께로 도포하고, 노광, 현상을 행함으로써 패터닝하였다. 다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 불소 가스를 에칭 가스로서 드라이 에칭을 실시하여, 상기 하드 마스크막(CrSn막)을 패터닝하였다.
이에 계속해서, 상기 레지스트 패턴과 하드 마스크 패턴을 마스크로 해서, 불소 가스를 에칭 가스로서 드라이 에칭을 실시하여, 석영 기판의 마스크되어 있지 않은 영역을 60nm 드라이 에칭하였다.
상기 에칭은, 챔버 내 압력을 5mTorr로 하고, 에칭 가스로서 SF6(185sccm)과 O2(45sccm)를 공급하고, RIE 고주파 발신기(17)에 대한 인가 전압을 54V(연속 방전)로 하고, ICP 발생용 고주파 발신기(13)에 대한 전력 공급을 325W(연속 방전)로 하는 조건에서 행하였다.
다음으로, 레지스트 패턴을 박리하고, 염소와 산소의 혼합 가스를 에칭 가스로 해서 드라이 에칭을 실시하여, 상기 하드 마스크막(CrSn막)을 에칭에 의해 제거하여 임프린트용 몰드가 완성되었다.
상기 에칭은, 챔버 내 압력을 6mTorr로 하고, 에칭 가스로서 Cl2(185sccm), O2(55sccm), He(9.25sccm)를 공급하고, RIE 고주파 발신기(17)에 대한 인가 전압을 700V(펄스)로 하고, ICP 발생용 고주파 발신기(13)에 대한 전력 공급을 400W(연속 방전)로 하는 조건에서 행하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 블랭크에 설치되는 하드 마스크막을 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 막으로 하였다. 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 막은 불소계 드라이 에칭 조건하에서 충분한 에칭 내성을 갖는 한편, 염소계 드라이 에칭 조건에서는 주석을 함유하지 않은 크롬계 재료막에 비해 유의하게 높은 에칭 속도를 나타낸다.
이 때문에, 불소계 드라이 에칭 시간이 단축되어 레지스트 패턴에 대한 손상이 경감되어, 고정밀도로 패턴 전사할 수 있다.
본 발명에 의해 고정밀도의 나노 임프린트용 몰드의 제조가 용이하게 된다.
1 : 석영 기판
2 : 하드 마스크막
3 : 레지스트막
4 : 레지스트 패턴
11 : 챔버
12 : 대향 전극
13 : ICP 발생용 고주파 발신기
14 : 안테나 코일
15 : 시료
16 : 평면 전극
17 : RIE용 고주파 발신기
18 : 배기구
19 : 가스 도입구
2 : 하드 마스크막
3 : 레지스트막
4 : 레지스트 패턴
11 : 챔버
12 : 대향 전극
13 : ICP 발생용 고주파 발신기
14 : 안테나 코일
15 : 시료
16 : 평면 전극
17 : RIE용 고주파 발신기
18 : 배기구
19 : 가스 도입구
Claims (10)
- 불소계 드라이 에칭이 가능한 기판 상에, 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 구비하고 있는 몰드 제작용 블랭크.
- 제1항에 있어서, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료는, 주석의 함유량이 크롬의 함유량에 대하여 원자비로 0.01배 이상 2배 이하인 몰드 제작용 블랭크.
- 제1항에 있어서, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료는 주석-크롬 금속, 주석-크롬 산화물, 주석-크롬 질화물, 주석-크롬 탄화물, 주석-크롬 산화질화물, 주석-크롬 산화탄화물, 주석-크롬 질화탄화물, 주석-크롬 산화질화탄화물 중 어느 하나인 몰드 제작용 블랭크.
- 제2항에 있어서, 상기 주석을 함유하는 크롬계 재료는 주석-크롬 금속, 주석-크롬 산화물, 주석-크롬 질화물, 주석-크롬 탄화물, 주석-크롬 산화질화물, 주석-크롬 산화탄화물, 주석-크롬 질화탄화물, 주석-크롬 산화질화탄화물 중 어느 하나인 몰드 제작용 블랭크.
- 제1항에 있어서, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 규소계 재료의 기판인 몰드 제작용 블랭크.
- 제2항에 있어서, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 규소계 재료의 기판인 몰드 제작용 블랭크.
- 제3항에 있어서, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 규소계 재료의 기판인 몰드 제작용 블랭크.
- 제4항에 있어서, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 규소계 재료의 기판인 몰드 제작용 블랭크.
- 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불소계 드라이 에칭 가능한 기판은 석영 기판인 몰드 제작용 블랭크.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 블랭크를 이용한 몰드의 제조 방법이며,
상기 주석을 함유하는 크롬계 재료를 포함하는 하드 마스크막을 염소계 드라이 에칭으로 에칭 가공하여 하드 마스크 패턴을 형성하는 공정과,
상기 기판을 상기 하드 마스크 패턴을 마스크로 해서 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가공하는 공정을 구비하고 있는, 몰드의 제조 방법.
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