KR20140031248A - 몰드 제조용 마스크 블랭크스 및 몰드의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
높은 패턴 정밀도로 미세 패턴을 형성하고, 몰드의 제작 시간을 대폭 단축화한다. 원형 몰드의 표면에 형성되어 있는 미세 패턴을 임프린트에 의해 전사하여 서브 마스터 몰드를 제조할 때에 이용되는 마스크 블랭크스로서, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 기판 위에 갖는다.
Description
본 발명은 몰드 제조용 마스크 블랭크스, 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스 및 몰드의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 미세 패턴을 갖는 마스터 몰드로부터 몰드를 제조하는 방법 및 임프린트용 몰드 제조에 이용되는 마스크 블랭크스에 관한 것이다.
종래, 하드디스크 등에 이용되는 자기디스크에 있어서는, 자기 헤드 폭을 극소화하고, 정보가 기록되는 데이터 트랙 간을 좁혀서 고밀도화를 도모한다고 하는 방법이 이용되어 왔다. 한편으로, 이 자기디스크는 고밀도화가 점점 진행되어, 인접 트랙 간의 자기적 영향을 무시할 수 없게 되어 있다. 그로 인해, 종래 방법에서는 고밀도화에 한계가 있었다.
최근 들어, 자기디스크의 데이터 트랙을 자기적으로 분리하여 형성하는 디스크리트 트랙형 미디어(Discrete Track Recording Medium; 이하, 'DTR 미디어'라고 함)라고 하는, 새로운 타입의 미디어가 제안되고 있다.
DTR 미디어란, 기록에 불필요한 부분의 자성 재료를 제거(홈 가공)하여 신호 품질을 개선하고자 하는 것이다. 구체적으로는, 홈 가공한 후에, 그 홈을 비자성 재료로 충전하여, 자기디스크 드라이브에 요구되는 옹스트롬 레벨의 표면 평탄성을 실현한 것이다. 그리고, 이 미세한 폭의 홈 가공을 행하는 방법의 하나로서 임프린트 기술이 이용되고 있다. 또한, 이 DTR 미디어를 더 고밀도화하여 발전시킨, 비트 패턴드 미디어(신호를 비트 패턴(도트 패턴)으로서 기록하는 미디어)라고 하는 새로운 타입의 미디어도 제창되고 있으며, 이 패턴드 미디어의 패턴 형성에 있어서도 임프린트 기술이 유망시되고 있다.
또한, 이 임프린트 기술은 크게 나누면, 열 임프린트와 광 임프린트의 2종류가 있다. 열 임프린트는, 미세 패턴이 형성된 몰드를 피성형 재료인 열가소성 수지에 가열하면서 압박하고, 그 후에 피성형 재료를 냉각·이형하고, 미세 패턴을 전사하는 방법이다. 또한, 광 임프린트는, 미세 패턴이 형성된 몰드를 피성형 재료인 광경화성 수지에 압박하여 자외선을 조사하여 경화시키고, 그 후에 피성형 재료를 이형하고, 미세 패턴을 전사하는 방법이다.
여기에서 예를 든 광 임프린트용 몰드에 있어서, 임프린트에 이용되는 몰드를 워킹 몰드라고 한다. 그리고, 이 광 임프린트용 몰드에서는, 통상적으로 미세 패턴이 형성된 마스터 몰드는, 워킹 몰드로서는 이용되지 않는다. 그 대신에, 이 마스터 몰드의 미세 패턴을 다른 피성형 재료에 전사하여 형성된 2차 몰드나, 이 2차 몰드의 미세 패턴을 또 다른 피성형 재료에 전사하여 형성된 3차 몰드 등, 마스터 몰드의 미세 패턴이 전사된 워킹 몰드로서 서브 마스터 몰드가 이용된다. 이 서브 마스터 몰드가 변형·파손되었다고 해도, 마스터 몰드가 무사하면, 서브 마스터 몰드를 제작할 수 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 DTR 미디어를 실제로 제작할 때에는, 제작 라인마다 이 서브 마스터 몰드를 제작할 필요가 있다.
또한, 여기에서 말하는 광 임프린트용 서브 마스터 몰드의 제작과는 직접 관계가 없지만, 관련 기술로서, 석영 유리 등의 투광성 기판 위에 질화크롬층을 형성하고, 그 위에 레지스트를 도포한 후, 전자선 묘화 등을 이용하여 레지스트 패턴을 형성하는 기술이 본 출원인에 의해 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에 있어서는, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 질화크롬층에 대하여 에칭 가공을 행함으로써 미세 패턴을 형성하고 있다. 그 후, 질화크롬층에 있어서의 미세 패턴을 마스크로 하여 투광성 기판에 홈 가공을 실시하고 있다.
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2005-345737호 공보
그러나, 레지스트에 대한 전자선 묘화에 의해 워킹 몰드를 제작하면, 묘화 시간이 매우 많이 소요된다. 예를 들어, DTR 미디어용 몰드를 제작하는 경우, 미세 패턴 묘화에 1주일을 요하는 경우도 있다. 이렇게 해서는, 몰드의 압박이라고 하는 간략화된 공정으로 미세 패턴을 전사할 수 있다고 하는 임프린트 기술의 장점이, 워킹 몰드의 제작에 상당한 시간이 걸려 버린다고 하는 점에 의해 상쇄되어버릴 우려가 있다.
또한, 특허문헌 1의 기술을 임프린트용 서브 마스터 몰드 제작에 그대로 응용하려고 하면, 이하와 같은 곤란한 점이 발생한다.
즉, 특허문헌 1의 기술에 있어서는, 질화크롬층을 에칭하기 위해서, 염소 및 산소에서의 드라이 에칭을 행하고 있다. 염소 및 산소에서의 에칭은, 등방적으로 에칭이 행해진다고 하는 성질을 갖고 있다. 그로 인해, 질화크롬층에 미세 패턴을 형성하는 에칭이 진행되고 있는 동안에, 에칭이 필요없는 부분도 에칭되어버린다. 그 결과, 질화크롬에 있어서의 미세 패턴의 치수가 변화될 우려가 있다.
이 우려를 줄이기 위해서, 드라이 에칭에 있어서 산소를 이용하지 않는다고 하는 대책도 고려된다. 그러나, 질화크롬층에 미세 패턴을 설치하는 경우, 질화크롬층이 산소에 의해 산화되지 않으면, 에칭 가스에 의해 휘발하여 제거될 염화크로밀이 형성되지 않게 되어버린다. 그 결과, 에칭 가스로서 염소만이 존재하는 에칭을 행하는 것은 곤란하다.
또한 이때, 에칭 가스를 염소 가스만으로 하고, 그 대신에 에칭 장치의 출력을 크게 함으로써 물리적인 에칭을 행하는 것도 고려된다. 그러나 이것을 행함으로써, 이번에는 하드마스크층과 레지스트의 사이, 또는 하드마스크층과 기판 사이에서 원하는 에칭 선택비를 설정하는 것이 어려워져서, 기판 표면의 거칠기나 미세 패턴의 치수 변화 등으로 이어질 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 전술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 높은 패턴 정밀도로 미세 패턴을 형성하고, 몰드의 제작 시간을 대폭 단축화하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스, 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스 및 몰드의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제1 형태는, 원형 몰드의 표면에 설치되어 있는 미세 패턴을 임프린트에 의해 전사하여 몰드를 제조할 때에 이용되는 마스크 블랭크스로서, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 기판 위에 갖는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제2 형태는, 제1 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 하드마스크층에 있어서, 상기 크롬 화합물층 위에는 도전층이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제3 형태는, 제1 또는 제2 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 하드마스크층은, 산화크롬층 또는 산화질화크롬층만을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제4 형태는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 기판은 투광성 기판인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제5 형태는, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 기판은 석영 기판인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제6 형태는, 제1 내지 제3 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 기판은 탄화규소 또는 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제7 형태는, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 형태에 기재된 몰드 제조용 마스크 블랭크스에 있어서의, 상기 하드마스크층 위에는 패턴 형성용 레지스트층이 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제8 형태는, 제7 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 레지스트층은 광경화성 수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제9 형태는, 제7 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 레지스트층은 열가소성 수를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제10 형태는, 제7 내지 제9 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 임프린트에 의해 마스크 블랭크스에 전사되는 미세 패턴은, 기판 위에 홈이 설치됨으로써 형성되는 것으로, 상기 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하일 때, 상기 하드마스크층의 두께는 2㎚ 이상 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스이다.
본 발명의 제11 형태는, 미세 패턴에 대응하는 홈이 설치된 임프린트용 원형 몰드로부터 몰드를 제조하는 방법으로서, 상기 몰드용 기판 위에, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 형성하고, 상기 하드마스크층 위에 패턴 형성용 레지스트층을 형성하는 공정과, 광 임프린트 또는 열 임프린트에 의해, 상기 원형 몰드의 미세 패턴을 상기 레지스트층에 전사하는 공정과, 미세 패턴이 전사된 상기 레지스트층을 마스크로 하여, 상기 하드마스크층에 대하여 웨트 에칭을 행하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제12 형태는, 미세 패턴에 대응하는 홈이 설치된 임프린트용 원형 몰드로부터 몰드를 제조하는 방법으로서, 상기 몰드용 기판 위에, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 형성하고, 상기 하드마스크층 위에 패턴 형성용 레지스트층을 형성하는 공정과, 광 임프린트 또는 열 임프린트에 의해, 상기 원형 몰드의 미세 패턴을 상기 레지스트층에 전사하는 공정과, 미세 패턴이 전사된 상기 레지스트층을 마스크로 하여, 상기 하드마스크층에 대하여 실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하에서, 염소계 가스를 함유하는 가스에 의한 드라이 에칭을 행하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
단, 실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하란, 에칭 시에 산소 가스가 유입하였다고 해도, 이방성 에칭을 행할 수 있을 정도의 유입량인 분위기하이며, 에칭 장치 내의 산소 함유량이 0이 아닌 분위기하를 말한다.
본 발명의 제13 형태는, 제12 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 드라이 에칭에는, 염소 가스가 이용되는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제14 형태는, 제11 내지 제13 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 하드마스크층에서, 상기 크롬 화합물층 위에는 도전층이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제15 형태는, 제11 내지 제14 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 하드마스크층은, 산화크롬층 또는 산화질화크롬층만을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제16 형태는, 제11 내지 제15 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 기판은 투광성 기판인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제17 형태는, 제11 내지 제16 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 기판은 석영 기판인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제18 형태는, 제11 내지 제17 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 레지스트층은 광경화성 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 레지스트층에의 미세 패턴 전사에는 광 임프린트가 이용되는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제19 형태는, 제18 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 원형 몰드가 비투광성 기판에 의해 형성되어 있는 경우, 광 임프린트를 행할 때에, 상기 몰드용 피전사 기판측으로부터 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제20 형태는, 제11 내지 제15 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 기판은 탄화규소 또는 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제21 형태는, 제11 내지 제17 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 상기 레지스트층은 열가소성 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 레지스트층에의 미세 패턴 전사에는 열 임프린트가 이용되는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명의 제22 형태는, 제11 내지 제21 중 어느 하나의 형태에 기재된 발명에 있어서, 임프린트에 의해 마스크 블랭크스에 전사되는 미세 패턴은, 기판 위에 홈이 설치됨으로써 형성되는 것이며, 상기 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하일 때, 상기 하드마스크층의 두께는 2㎚ 이상 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법이다.
본 발명에 의하면, 높은 패턴 정밀도로 미세 패턴을 형성할 수 있고, 몰드의 제작 시간을 대폭 단축화할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 몰드의 제조 공정을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 2는 다른 실시 형태에 따른 받침대 구조를 갖는 몰드의 제조 공정을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 3은 실시예에 의해 얻어진 몰드에 대하여, 주사형 전자 현미경을 이용하여 관찰한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 다른 실시 형태에 따른 받침대 구조를 갖는 몰드의 제조 공정을 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 3은 실시예에 의해 얻어진 몰드에 대하여, 주사형 전자 현미경을 이용하여 관찰한 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명자들은, 임프린트용 마스터 몰드로부터 서브 마스터 몰드를 제조할 때에, 제조 공정을 단축화하고, 나아가 미세 패턴의 치수를 변화시키지 않기 위한 수단에 대하여 다양하게 검토하였다.
그 결과, 본 발명자들은, 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드(간단히 '몰드'라고도 함) 제작에 있어서, 레지스트에의 직접 묘화가 아니라 임프린트 기술을 이용함에 착안하였다.
임프린트 기술에 의해 서브 마스터 몰드를 제조하는 경우, 마스터 몰드를 제작할 때 이용되는 전자선 묘화용 레지스트와는 다른 레지스트를 이용할 필요가 있다. 예를 들어, 광 임프린트 기술을 이용하는 경우, 광경화성 수지를 포함하여 이루어지는 레지스트를 이용할 필요가 있다. 이 레지스트는 저분자 레지스트인 경우가 대부분이며, 전자선 묘화용 레지스트와 같은 고분자 레지스트에 비하여, 하드마스크층에 대한 에칭 시의 에칭 선택비가 낮아져 버리는 경향이 있다. 즉, 하드마스크층에 대해서만 에칭을 행하려고 함에도 불구하고, 하드마스크층과 동시에 레지스트층이 상당히 깎여서, 그 결과 정교하고 치밀한 패턴을 형성할 수 없다. 이것은, 열 임프린트 기술을 이용하는 경우이더라도 마찬가지로 발생한다.
따라서 본 발명자들은, 레지스트의 에칭 선택비에 뒤지지 않을 정도로, 하드마스크층을 에칭하기 쉽게 한다고 하는 사상에 생각이 이르렀다. 즉, 에칭에 의해 레지스트가 그다지 깎이지 않는 중에, 하드마스크층에의 에칭을 완료한다고 하는 사상에 생각이 이르렀다.
그 착안에 기초하여, 이용되는 하드마스크층을, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층, 즉 어떠한 형태로 적어도 일부가 산화되어 있는 크롬 화합물층을 포함하는 것으로 하였다. 이에 의해, 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드를 제조한다는 상황하에서, 하드마스크층에의 에칭을 용이한 것으로 하면서도, 산소 가스를 다량으로 이용하지 않는 에칭을 가능하게 한다는 사실에 생각이 이르렀다. 그 결과, 하드마스크층에의 에칭 시에, 임프린트 기술에 이용되는 레지스트를 충분히 잔존시킬 수 있고, 나아가 등방성 에칭을 가능한 한 억제할 수 있다는 사실에 생각이 이르렀다.
<실시 형태 1>
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을, 도 1에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 광 임프린트에 의해 서브 마스터 몰드(20)를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
우선 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 서브 마스터 몰드(20)를 위한 기판(1)을 준비한다. 이 기판(1)은, 서브 마스터 몰드(20)로서 이용할 수 있는 것이라면 종래의 것이어도 되지만, 광 임프린트를 행하는 경우에는 피전사재에의 광조사의 관점에서 투광성 기판인 것이 바람직하다. 이 투광성 기판(1)으로서는, 석영 기판 등의 유리 기판을 들 수 있다. 또한, 미세 패턴이 형성된 마스터 몰드(또는 원형이 되는 워킹 몰드)가 투광성을 갖는 것이라면, Si 기판 등의 비투광성 기판이어도 상관없다.
또한, 기판(1)의 형상에 대해서이지만, 원반 형상인 것이 바람직하다. 레지스트를 도포할 때, 기판(1)을 회전시키면서 레지스트를 균일하게 도포할 수 있기 위해서이다. 또한, 원반 형상 이외이어도 되고, 직사각형, 다각형, 반원 형상이어도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 원반 형상의 석영 기판(1)을 이용하여 설명한다.
다음으로, 본 실시 형태에 있어서는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(1)에 미세 패턴에 대응하는 홈을 설치할 때의 마스크로 하여, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층(3)을 포함하는 하드마스크층을 기판(1) 위에 형성한다.
구체적으로는, 본 실시 형태에 있어서는, 크롬 타깃을 아르곤과 질소의 혼합 가스로 스퍼터링하여 질화크롬층을 기판(1) 위에 성막한 후에 베이크 처리를 행한다. 이렇게 하여, 산화질화크롬층(3)만을 포함하여 이루어지는 하드마스크층(즉 x>0이면서 y>0인 크롬 화합물층(3))을 기판(1) 위에 형성한다. 이렇게 하여, 본 실시 형태에 따른 마스크 블랭크스를 형성한다.
이 크롬 화합물층(3)으로서는, 산화크롬(CrO)층, 산화질화크롬(CrON)층, 탄화계 크롬 화합물층 등을 들 수 있다. 단, 크롬 화합물의 화학식 CrOxNyCz에 있어서는, x>0일 필요가 있다. 그 이유는, 크롬이 일부에서도 산화되어 있지 않으면 후술하는 염화크로밀(CrO2Cl2)을 생성할 수 없어, 드라이 에칭을 원활하게 행할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 산화크롬, 산화질화크롬, 탄화계 크롬 화합물 등 이들 물질을 혼합한 것, 나아가 각각의 물질을 포함하여 이루어지는 복수층을, 하드마스크층으로서 형성하여도 된다. 본 실시 형태에 있어서는, 크롬 화합물층(3)으로서, 산화질화크롬층만을 이용한 경우에 대하여 설명한다.
또한, 이 산화질화크롬은, 크롬 타깃을 아르곤과 산소와 질소의 혼합 가스로 스퍼터링하여 원래 산화질화크롬인 화합물을 층 형상으로 하여도 되고, 전술한 바와 같이 질화크롬을 베이크에 의해 산화시켜 산화질화크롬층을 형성하여도 된다.
이때, 상기 하드마스크층에 있어서, 상기 크롬 화합물층 위에는 도전층이 형성되어 있지 않은 것이 바람직하다. 본 실시 형태는, 전자선 등으로 레지스트에 직접 묘화를 실시하여 마스터 몰드를 제작하는 경우와는 달리, 전자선 등에 의한 직접 묘화가 불필요한 워킹 몰드로서, 서브 마스터 몰드를 제조하는 경우에 대한 것이다. 그로 인해, 직접 묘화 시의 패턴 정밀도에 영향을 주는 차지업 현상에 대해서는 고려할 필요가 없어진다. 그 결과, 차지업 방지를 위한 도전층을, 크롬 화합물층 위에 형성할 필요가 없어진다. 이에 의해, 하드마스크층의 두께를 적게 할 수 있는 것 외에, 후술하는 웨트 에칭이 가능해지고, 에칭 공정의 간략화·에칭 공정에 관한 설비 비용의 저감이 가능해진다. 본 실시 형태에 있어서는, 산화질화크롬층(3) 위에 새로운 도전층을 형성하지 않고, 산화질화크롬층(3)만을 포함하여 이루어지는 하드마스크층을 이용한 경우에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 「하드마스크층」은, 단일 또는 복수의 층을 포함하여 이루어지고, 기판 위에의 홈의 에칭에 마스크로서 이용할 수 있는 층 형상의 것을 가리키는 것으로 한다.
또한, 이 하드마스크층에는, 산화질화크롬층뿐만 아니라, 도전층 이외에, 밀착층을 별도로 형성하여도 된다.
이와 같이, 기판 위에 하드마스크층을 형성한 것을, 본 실시 형태에 있어서는 임프린트 블랭크스(또는 간단히 '블랭크스')라 한다.
또한, 임프린트에 의해 마스크 블랭크스에 전사되는 미세 패턴은 홈으로부터 형성되는 것이며, 이 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하일 때, 하드마스크층의 두께는 2㎚ 이상 5㎚ 이하인 것이 바람직하다.
후술하는 도 3(실시예)에 도시한 바와 같이, 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하로 하는 경우, 하드마스크층의 두께가 2㎚ 이상이면, 하드마스크층에 대하여 패턴을 일정한 정밀도를 유지하여 형성할 수 있다. 또한, 2㎚ 이상의 두께를 갖고 있으면, 기판(1)에 대하여 에칭할 때에 하드마스크층이 깎여지는 것에 의해 기판(1)의 홈 이외의 부분(볼록 부분)의 단부가 깎일 우려도 줄일 수 있다. 그 결과, 콘트라스트 성능이 높은 서브 마스터 몰드를 제조할 수 있다.
또한, 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하로 하는 경우, 하드마스크층의 두께가 5㎚ 이하이면 베이크 처리에 의해 질화크롬층을 산화질화크롬층에, 염소계 가스에 의한 드라이 에칭이 가능할 정도로 변화시킬 수 있다. 또한, 에칭에 요하는 시간도, 과대해지지 않아도 된다.
또한, 여기에서 설명한 홈의 깊이는, 기판(1)에 형성되는 홈의 깊이에 대한 것이지만, 이 깊이는 원형 몰드(30)의 홈의 깊이와 대략 동일하다.
또한, 이 하드마스크층의 두께는, X선 반사율법에 의해 결정하였다. 구체적으로는, X선원으로서 Cu의 Kα선을, 0°내지 7°까지의 저각도로 입사시켜서, 반사율의 각도 의존성을 측정하였다. 이 측정 결과를, 막 두께, 밀도, 계면 조도를 구조 파라미터로 한, 석영 기판 위의 CrN 단층 모델 또는 CrON/CrN 복층 모델 중 어느 하나와 피팅하고, 최적화한 모델로부터 하드마스크층의 두께를 얻었다.
마스크 블랭크스에 있어서의 하드마스크층에 대하여 적절히 세정·베이크 처리를 행한 후, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 마스크 블랭크스에 있어서의 하드마스크층에 대하여 광 임프린트용 레지스트를 도포하여 레지스트층(4)을 형성하고, 본 실시 형태에 있어서의 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)의 제조에 이용되는 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스를 제작한다. 광 임프린트용 레지스트로서는, 광경화성 수지 그 중에서도 자외선 경화성 수지를 들 수 있지만, 광경화성 수지 중, 나중에 행해지는 에칭 공정에 적합한 것이면 된다. 또한, 이 광경화성 수지는, 액상인 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 미세 패턴이 형성된 마스터 몰드(또는 원형이 되는 워킹 몰드, 이후 이들 몰드를 통합하여 '원형 몰드(30)'라고도 함)를 레지스트 위에 적재하였을 때, 원형 몰드(30)의 미세 패턴에 맞춰서 레지스트가 용이하게 변형되고, 후의 노광에서 미세 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있기 때문이다.
또한, 이때의 레지스트층(4)의 두께는, 산화질화크롬층(3)의 에칭이 완료할 때까지 마스크가 되는 부분의 레지스트가 잔존할 정도의 두께인 것이 바람직하다. 기판(1)에 홈이 설치되는 부분의 산화질화크롬층(3)을 제거할 때, 이 부분의 산화질화크롬층(3)뿐만 아니라 레지스트층(4)도 적지 않게 제거되어 가기 때문이다.
이 레지스트층(4)에 대하여 적절히 베이크 처리를 행한 후, 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트층(4)의 위에 미세 패턴이 형성된 원형 몰드(30)를 배치한다. 이때, 레지스트층(4)이 액상이면, 원형 몰드(30)를 적재하는 것만이어도 된다. 또한, 레지스트층(4)이 고체 형상인 경우에는, 원형 몰드(30)를 레지스트층 (4)에 대하여 가압하여 미세 패턴을 전사할 수 있을 정도로 딱딱하지 않은 레지스트층(4)이면 된다.
그 후, 자외선 조사 장치를 이용하여, 광경화성 수지를 경화하고 미세 패턴 형상을 레지스트에 고정한다. 이때 자외선의 조사는 원형 몰드(30)측으로부터 행하는 것이 통상적이지만, 마스크 블랭크스의 기판(1)이 투광성 기판인 경우에는, 기판(1)측으로부터 행하여도 된다. 이 미세 패턴은 마이크로 오더이어도 되지만, 최근의 전자 기기의 성능이라고 하는 관점에서는 나노 오더이어도 되고, 최종 제품의 성능을 고려하면, 그 편이 바람직하다.
또한 이때, 원형 몰드(30)와 마스크 블랭크스 사이의 위치 어긋남에 의한 전사 불량을 방지하기 위해서, 얼라인먼트 마크용 홈을 기판 위에 형성하는 준비를 행하여도 된다. 구체적으로는, 미세 패턴 전사를 위한 노광 시, 마스크 얼라이너를 레지스트 위에 설치한다. 그 마스크 얼라이너 위에서 노광을 행함으로써, 얼라인먼트 마크 부분의 레지스트가 제거된 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
미세 패턴 전사 후, 도 1의 (e)에 도시한 바와 같이, 원형 몰드(30)를 마스크 블랭크스로부터 떼어내고, 원형 몰드(30)의 패턴을 마스크 블랭크스 위의 레지스트에 전사한다. 전사된 레지스트 패턴에는, 하드마스크층을 에칭하는데 불필요한 잔막이 있지만, 산소, 오존 등의 가스 플라즈마를 이용한 애싱에 의해 제거한다. 이렇게 하여, 도 1의 (f)에 도시한 바와 같이, 원하는 미세 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 레지스트가 형성되지 않은 부분에 있어서, 기판(1) 위에 홈이 설치된다.
(제1 에칭)
다음으로, 기판 위에 레지스트 패턴이 형성된 기판(1)을, 드라이 에칭 장치에 도입한다. 통상적이면, 산화질화크롬층(3)이 아니라 질화크롬층이 형성되어 있기 때문에, 산소 무존재하의 분위기에 있어서, 염소계 가스만의 제1 에칭을 행하는 것은 곤란하였다. 그로 인해, 염소 가스와 산소 가스에 의한 등방적인 에칭을 행할 필요가 있었다.
그러나, 본 실시 형태에 있어서의 하드마스크층을 에칭하는 공정에 있어서는, 산화질화크롬층(3)만을 기판 위에 형성하고 있는 것에 대응하여, 실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하에서 염소계 가스를 함유하는 가스에 의한 제1 에칭을 행한다. 이하, 이 제1 에칭에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 기판 위에 레지스트 패턴이 형성된 기판(1)을 드라이 에칭 장치에 도입한다. 그리고 본 실시 형태에 있어서는, 산소 가스를 실질적으로 함유하지 않는 분위기하에서 염소계 가스를 함유하는 가스에 의한 제1 에칭을 행한다.
이 드라이 에칭에 있어서는, 산화크롬이 염소계 가스와 반응함으로써 휘발성을 갖는 염화크로밀이 생성된다. 그리고 이 염화크로밀이 휘발함으로써, 산화질화크롬층(3)이 에칭되어 간다. 이와 같이 함으로써, 원하는 패턴을 갖는 산화질화크롬층(3)을 얻을 수 있다.
또한, 「실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하」란 「에칭 시에 산소 가스가 유입되었다고 해도, 이방성 에칭을 행할 수 있을 정도의 유입량인 분위기하」인 것을 가리키는 것이며, 바람직하게는 산소 가스의 유입량을 유입 가스 전체의 5％ 이하로 한 경우의 분위기이다.
단, 에칭 시에, 산화질화크롬층(3)은 통상적으로 염화크로밀(CrO2Cl2)을 형성하지 않고 Cr2O3을 형성해버린다. 이 Cr2O3으로부터 염화크로밀(CrO2Cl2)로 변화시키기 위해서는, 약간량의 산소가 필요해진다. 그로 인해, 본 실시 형태에 있어서는, 완전히 산소 무존재하에서 드라이 에칭을 행한다는 것은 아니다. 그러므로, 본 실시 형태에 있어서의 「실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하」란, 상기한 설정 외에, 「에칭 장치 내의 산소 함유량이 0이 아님」임을 가리키는 것으로 한다.
여기에서 이용되는 프로세스 가스로서는 염소 가스나, 첨가 가스로서 희가스(He, Ar, Xe 등)를 염소 가스에 첨가한 것 등을 들 수 있다. 또한, 이 제1 에칭에 있어서 산소를 실질적으로 함유하지 않는 염소계 가스를 이용함으로써, 이방성 에칭을 행할 수 있다. 그렇게 함으로써, 미세 패턴의 치수의 변동을 억제할 수 있어, 패턴 정밀도가 높은 에칭을 행할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 염소 가스만을 도입한 경우에 대하여 설명한다.
이에 의해, 도 1의 (g)에 도시한 바와 같이, 미세 패턴을 갖는 하드마스크층을 형성한다. 또한, 이때의 에칭 종점은, 반사 광학식의 종점 검출기를 이용함으로써 판별한다.
(제2 에칭)
계속해서, 제1 에칭에서 이용된 가스를 진공 배기한 후, 동일한 드라이 에칭장치 내에서, 불소계 가스를 이용한 제2 에칭을, 석영 기판(1)에 대하여 행한다. 이때, 상기 하드마스크층을 마스크로 하여 석영 기판(1)을 에칭 가공하고, 도 1의 (h)에 도시한 바와 같이, 미세 패턴에 대응한 홈을 기판(1)에 실시한다. 또한, 얼라인먼트 마크가 실시되어 있는 경우, 기판(1) 위에는 얼라인먼트 마크용 홈도 형성되어 있다.
여기에서 이용되는 불소계 가스로서는, CxFy(예를 들어, CF4, C2F6, C3F8), CHF3, 이들 혼합 가스 또는 이들에 첨가 가스로서 희가스(He, Ar, Xe 등)를 포함하는 것 등을 들 수 있다.
이렇게 하여 도 1의 (h)에 도시한 바와 같이, 미세 패턴에 대응하는 홈 가공이 석영 기판(1)에 실시되고, 미세 패턴을 갖는 하드마스크층이 석영 기판(1)의 홈이외의 부분 위에 형성되고, 황산과수 등의 산 용액을 이용하여 레지스트를 제거한다. 이렇게 하여 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드(10)를 제작한다.
(하드마스크층의 제거)
본 실시 형태에 있어서의 하드마스크층의 제거에 있어서는, 웨트 에칭을 행한다. 우선, 레지스트를 제거한 후의 잔존 하드마스크층 제거전 몰드(10)를 웨트 에칭 장치에 도입한다. 그리고, 질산 제2 세륨 암모늄 용액에 의해 웨트 에칭을 행한다. 이때, 과염소산과의 혼합액을 이용하여도 된다. 또한, 질산 제2 세륨 암모늄 용액 이외이더라도, 산화질화크롬층을 제거할 수 있는 용액이면 된다.
본 실시 형태와 같이 웨트 에칭을 이용하면, 조작이 비교적 용이하면서 설비도 비교적 간이해도 되는 웨트 에칭도 적용할 수 있다. 그 결과, 복잡한 조작을 필요로 하지 않기 때문에 수율을 향상할 수 있어, 나아가 고액의 진공 처리 장치를 이용하지 않고 처리를 할 수 있기 때문에, 설비 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 하드마스크층의 제거와 마찬가지로, 제1 및 제 2 에칭에 있어서, 드라이 에칭 대신에 웨트 에칭을 채용하여도 된다. 구체적으로는, 제1 에칭에 있어서는, 하드마스크층의 제거와 마찬가지로, 질산 제2 세륨 암모늄 용액과 과염소산과의 혼합액을 이용하여도 된다. 또한, 제2 에칭에 있어서는, 기판이 석영인 경우, 불산을 이용한 웨트 에칭을 행하여도 된다.
한편, 하드마스크층의 제거에 있어서, 웨트 에칭이 아니라, 드라이 에칭을 행하여도 된다. 하드마스크층을 제거하는 드라이 에칭의 기본적인 수순, 드라이 에칭용 가스, 드라이 에칭의 진행 메커니즘에 대해서는, 전술한 제1 에칭(드라이 에칭)과 마찬가지이다.
또한, 본 실시 형태와 같이 어느 하나의 에칭만을 웨트 에칭으로 하고, 다른 에칭에 있어서는 드라이 에칭을 행하여도 되고, 모든 에칭에 있어서 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 행하여도 된다. 또한, 패턴 크기가 마이크로 오더인 경우 등, 마이크로 오더 단계에서는 웨트 에칭을 행하고, 나노 오더 단계에서는 드라이 에칭을 행한다고 하는 것처럼, 패턴 크기에 따라서 웨트 에칭을 도입하여도 된다.
이상의 공정을 거쳐, 상기 홈 형성 부분 이외 부분의 하드마스크층을 제거한 후, 필요가 있으면 기판(1)의 세정 등을 행한다. 이와 같이 하여, 도 1의 (i)에 도시한 바와 같은 서브 마스터 몰드(20)를 완성시킨다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상기한 공정을 행하였지만, 마스크 블랭크스의 구성 물질에 따라서, 별도 에칭을 상기한 공정의 사이에 추가하여도 된다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)를 받침대 구조로 하는 것이라면, 서브 마스터 몰드(20)용 블랭크스를 제작하기 전에, 이하의 공정을 행하여도 된다.
즉, 상기 석영에 홈 가공을 실시한 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드(10) 위에 받침대 구조용 레지스트(6)를 도포하고, 자외선에 의한 노광과 현상을 행한다 (도 2의 (a)). 또한, 얼라인먼트 마크가 기판(1) 위에 실시되어 있는 경우에는, 이 얼라인먼트 마크 위에도 받침대 구조용 레지스트(6)를 도포한다.
그리고, 상기 레지스트 패턴을 형성한 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드(10)에 대하여, 불화수소산과 불화암모늄의 혼합액으로 웨트 에칭을 행하고, 또한 소정의 산 세정에 의해 레지스트를 제거한다(도 2의 (b)). 이렇게 하여, 받침대 구조를 갖는 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드(10)를 제작하고(도 2의 (c)), 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 거쳐서 서브 마스터 몰드(20)를 제작하여도 된다.
상기와 같이 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)를 받침대 구조로 함으로써, 서브 마스터 몰드(20)와 패턴이 전사되는 미디어 사이의 접촉 면적이 저감된다. 나아가서는, 받침대 구조에 의해 서브 마스터 몰드(20)와 전사처 미디어 사이에 간극이 생긴다. 이 간극에 대기가 유입됨으로써 또는 이형 보조용 지그 등을 이 간극으로부터 삽입함으로써, 서브 마스터 몰드(20)와 전사처 미디어 사이의 이형성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 본 실시 형태에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
우선, 전자선의 직접 묘화로 워킹 몰드를 제작하는 것이 아니라, 서브 마스터 몰드(20) 제조용 마스크 블랭크스에 대하여 광 임프린트에 의해 원형 몰드(30)의 미세 패턴을 전사하기 때문에, 서브 마스터 몰드(20)의 제조 시간을 대폭 단축할 수 있다.
또한, 하드마스크층이, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하기 때문에, 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드를 제조한다고 하는 상황하에서, 하드마스크층에의 에칭을 용이한 것으로 할 수 있다. 또한, 산소를 실질적으로 함유하지 않는 분위기하에서의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭이 가능해져서, 이방성 에칭이 가능해진다. 그 결과, 하드마스크층에 대한 드라이 에칭을 높은 패턴 정밀도로 원활하게 행할 수 있다. 나아가서는, 높은 패턴 정밀도로 미세 패턴에 대응하는 홈을 기판에 형성할 수 있어, 품질이 좋은 서브 마스터 몰드를 효율 좋게 제공할 수 있다.
그 외에, 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드(20) 제조용 마스크 블랭크스에 있어서, 도전층을 형성하지 않아도 되기 때문에, 하드마스크층 자체의 두께를 얇게 할 수 있다. 그로 인해, 레지스트층(4)도 얇게 할 수 있어, 레지스트 두께에 의해 미세 패턴 정밀도가 저하되는 쉐도잉 효과를 억제할 수 있다. 또한, 패턴의 종횡비((레지스트 잔여부의 두께)/(레지스트 잔여부의 폭))를 내림으로써, 레지스트의 도괴를 방지하는 것이 가능하다.
또한, 도전층을 포함하지 않는 하드마스크층으로 하고 있는 점에서, 하드마스크층에 대한 에칭 공정에 요하는 시간을 단축화할 수 있다.
또한, 하드마스크층에 있어서, 크롬 화합물층 위에 도전층을 형성하지 않도록 하고 있는 점에서, 조작이 비교적 용이하면서 설비도 비교적 간이해도 되는 웨트 에칭을 적용할 수 있다. 그 결과, 복잡한 조작을 필요로 하지 않기 때문에 수율을 향상시킬 수 있고, 나아가 고액의 진공 처리 장치를 이용하지 않고 처리를 할 수 있기 때문에, 설비 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 드라이 에칭을 이용한 경우에도, 도전층에 배려한 가스를 이용하지 않고, 염소계 가스를 이용한 심플한 드라이 에칭이어도 된다. 나아가, 도전층을 형성하기 위한 스퍼터용 타깃이 불필요해져서, 비용 삭감에 기여한다.
전술한 서브 마스터 몰드를 워킹 몰드(원형 몰드)로서 이용하여, 새로운 서브 마스터 몰드를 열 임프린트에 의해 별도 복제하는 것도, 광 임프린트를 이용하여 별도 복제하는 것도, 적절히 가능하다. 나아가, 마이크로 오더의 임프린트 기술은 물론, 나노 오더의 임프린트 기술에도 응용할 수 있다. 특히, 임프린트 기술을 이용하여 제작되는 DTR 미디어에 본 실시 형태를 바람직하게 응용할 수 있다.
<실시 형태 2>
앞에서 설명한 실시 형태 1에 있어서는, 광 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드(20)에 대하여 설명하였다.
그 한편, 본 실시 형태에 있어서는, 열 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드(20)에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 특별히 기재하지 않는 부분에 대해서는, 실시 형태 1과 마찬가지이다.
우선, 열 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드(20) 제조에 이용되는 기판에 대해서이지만, 하드마스크층에 대한 드라이 에칭에 이용되는 염소 가스에 내성이 있는 SiC 기판을 들 수 있다.
또한, 열 임프린트를 행하는 경우의 기판(1)에 대하여, 염소계 가스에 대해 내성을 갖는 기판인 SiC 기판 이외에도, 이하와 같은 고안을 실시함으로써 염소계 가스에의 내성이 비교적 약한 실리콘 웨이퍼를 사용할 수도 있다. 즉, 실리콘 웨이퍼(1) 위에 우선은 SiO2층을 형성한다. 이 SiO2층 위에 산화질화크롬층(3)을 형성함으로써, 산화질화크롬층(3)이 염소 가스로 제거되었다고 해도, SiO2층이 실리콘 웨이퍼(1)를 염소 가스로 보호하게 된다. 그리고, 버퍼드 불산(이후, 'BHF'라고도 함) 즉 불화 암모늄 및 불산을 포함하여 이루어지는 혼산에 의해, SiO2층을 제거한다. 이와 같이 함으로써, 열 임프린트용 몰드를 제작하기 위해서, 실리콘 웨이퍼를 사용할 수도 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼 위에 가공층으로서 SiO2층을 형성한 것을 기판으로서 사용할 수도 있다. 이때에는 가공층인 SiO2층에 홈을 설치하는 것이기 때문에, 실리콘 웨이퍼(1)를 사용하는 경우에 비하여 SiO2층을 두껍게 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서는, 원반 형상의 SiC 기판을 이용하여 설명한다.
실시 형태 1과 마찬가지로, 본 실시 형태에 있어서는, 크롬 타깃을 아르곤과 질소의 혼합 가스로 스퍼터링하여 질화크롬층을 기판(1) 위에 성막한 후에 베이크 처리를 행한다. 이렇게 하여, 산화질화크롬층(3)만을 포함하여 이루어지는 하드마스크층을 기판(1) 위에 형성한다. 이렇게 하여, 본 실시 형태에 따른 마스크 블랭크스를 형성한다.
다음으로, 상기 마스크 블랭크스에 있어서의 하드마스크층에 대하여 열 임프린트용 레지스트를 도포하고, 레지스트층(4)을 형성하여 본 실시 형태에 있어서의 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)의 제조에 이용되는 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스를 제작한다. 열 임프린트용 레지스트로서는 냉각하면 경화하는 수지(열가소성 수지)를 들 수 있지만, 이 수지 중, 나중에 행해지는 에칭 공정에 적합한 것이면 된다. 또한, 이 수지 및 원형이 되는 몰드를 가열하여 서로 가압했을 때, 이 수지는, 전사해야 할 미세 패턴이 형성될 정도의 딱딱하지 않음을 갖는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 원형이 되는 몰드를 레지스트 위에 가압했을 때, 원형 몰드(30)의 미세 패턴에 맞춰서 레지스트가 용이하게 변형되고, 후의 냉각 처리에 의해 미세 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있기 때문이다. 또한, 이 수지에, 열경화성 수지를 이용하여도 상관없다.
미세 패턴 전사 후, 산화질화크롬층(3) 위에 있는 레지스트의 잔막층을, 산소, 오존 등의 가스의 플라즈마를 이용한 애싱에 의해 제거하고, 원하는 미세 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 실시 형태 1에 기재된 공정에 의해, 임프린트용 마스터 몰드에 대한 서브 마스터 몰드(20)를 완성시킨다.
<실시 형태 3>
앞서 설명한 실시 형태 2에 있어서는, 열 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)의 기판으로서 실리콘 웨이퍼를 예시하였다. 이 실리콘 웨이퍼는 자외선에 대하여 불투명하기 때문에, 광 임프린트용 몰드로서는 반드시 적절하지 않다고 생각되고 있었다. 그러나, 실리콘 웨이퍼를 사용한 원형 몰드(30)이더라도, 서브 마스터 몰드(20)용 마스크 블랭크스측(결국은 투광성 석영 기판(1)측)으로부터 자외선을 조사하면, 적합하게 패턴 전사를 행할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는 마스크 블랭크스측으로부터의 자외선 조사에 대하여 설명한다.
본 실시 형태는, 하드마스크층 및 레지스트층(4) 형성(도 1의 (a) 내지 (c))까지는, 실시 형태 1과 마찬가지이다. 그러나, 실시 형태 1에서는 원형 몰드(30)로부터 자외선을 조사하고 있었지만, 본 실시 형태에 있어서는, 피전사 기판인 투광성 석영 기판(1)측으로부터 자외선을 조사한다. 종래에는 마스크 블랭크스의 기판(1)이 실리콘 웨이퍼인 경우, 자외선에의 불투명성에 의해 노광에 상당한 시간을 요하는 바였지만, 이와 같이 함으로써, 노광에 요하는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 나아가서는, 예를 들어 원형 몰드(30)가 자외선에 대하여 불투명하여도, 투광성 석영 기판(1)측으로부터의 노광에 의해 미세 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있다.
이후, 실시 형태 1과 마찬가지로, 서브 마스터 몰드(20)를 제작한다.
이상, 본 발명에 따른 실시 형태를 예로 들었지만, 상기한 개시 내용은, 본 발명의 예시적인 실시 형태를 나타내는 것이다. 본 발명의 범위는, 상기한 예시적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 중에 명시적으로 기재되어 있거나 또는 시사되어 있는지 여부에 관계없이, 당업자라면 본 명세서의 개시 내용에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 여러 개변을 가하여 실시할 수 있다.
[실시예]
다음으로 실시예를 나타내고, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 물론 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
본 실시예에서는, 기판(1)으로서 원반 형상 합성 석영 기판(외경 150㎜, 두께 0.7㎜)을 이용하였다(도 1의 (a)). 이 석영 기판(1)을 스퍼터링 장치에 도입하였다. 그리고, 크롬 타깃을 아르곤과 산소의 혼합 가스로 스퍼터링하고, 또한 베이크 처리를 행함으로써, 산화질화크롬층(3)을 2.5㎚의 두께로 성막하였다(도 1의 (b)). 이렇게 해서, 산화질화크롬층(3)만을 포함하여 이루어지는 하드마스크층을 형성한 석영 기판(1) 위에 광 임프린트용 자외선광 경화성 레지스트층(4)(도요 고세이사 제조 PAK-01)을 스핀 코트에 의해 45㎚의 두께로 도포하였다(도 1의 (c)).
다음으로, 라인 60㎚이면서 스페이스 30㎚의 주기 구조인 라인 앤 스페이스 패턴이 형성되어 있는 원형 몰드(30)를 광경화성 레지스트층(4)에 적재하고, 자외선 노광을 행하였다(도 1의 (d)). 자외선 노광에 의한 미세 패턴 전사 후(도 1의 (e)), 산화질화크롬층(3) 위에 있는 레지스트의 잔막층을, 산소, 아르곤 가스의 플라즈마를 이용한 애싱에 의해 제거하고, 원하는 미세 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형성하였다(도 1의 (f)).
다음으로, 레지스트 패턴을 갖는 하드마스크층이 형성된 기판(1)을 드라이 에칭 장치에 도입하고, Cl2를 도입하면서, 산소를 실질적으로 함유하지 않는 분위기하에서의 드라이 에칭(Cl2)을 행하였다. 그리고, 산화질화크롬층(3)만을 포함하여 이루어지는 미세 패턴을 갖는 하드마스크층을 형성하였다(도 1의 (g)).
계속해서, 하드마스크층에 대한 드라이 에칭에 이용된 가스를 진공 배기한 후, 동일한 드라이 에칭 장치 내에서, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭(CHF3: Ar=1:9(유량비))을 석영 기판(1)에 대하여 행하였다. 이때, 상기 하드마스크층을 마스크로 하여 석영 기판(1)을 에칭 가공하고, 도 1의 (h)에 도시한 바와 같이, 미세 패턴에 대응한 홈을 기판에 실시하였다.
이때, 기판(1)의 홈의 깊이가 60㎚가 되도록 에칭 시간을 조정하였다. 구체적으로는, 197초, 에칭을 행하였다. 여기서 패턴의 단면 형상을 확인하기 위해서, 상기와 마찬가지로 제작한 평가용 블랭크스를 파단하고, 주사형 전자 현미경에 의한 패턴 단면의 관찰을 행한 바, 레지스트 패턴이 소실하여 산화질화크롬층(3)의 표면이 노출되었다. 산화질화크롬층(3)의 막 두께는, 에칭 전의 2.5㎚에 대하여 약 2㎚로 감소하고 있었지만, 석영 기판(1)의 홈의 폭이, 상기한 산화질화크롬층(3)만을 포함하여 이루어지는 하드마스크층에 형성된 미세 패턴의 폭과 대부분 동일함 및 석영 기판(1)의 홈의 깊이가 균일함을 확인하였다.
그리고, 농황산과 과산화수소수를 포함하여 이루어지는 황산과수(농황산: 과산화수소수=2:1 체적비)를 이용하여, 앞의 에칭 후에서도 잔존하고 있는 레지스트층(4)을 제거하고, 본 실시예에 있어서의 서브 마스터 몰드(20)의 제조를 위한 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드(10)를 얻었다(도 1의 (h)).
그 후, 레지스트층(4)을 제거한 후의 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드(10)를 웨트 에칭 장치에 도입하였다. 그리고, 질산 제2 세륨 암모늄 용액과 과염소산과의 혼합액에 의해 웨트 에칭을 행하였다. 그리고, 기판 위의 산화질화크롬층(3)을 제거하고, 본 실시예에 있어서의 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)를 제작하였다(도 1의 (i)).
<평가>
실시예에 의해 얻어진 임프린트용 서브 마스터 몰드(20)에 대하여, 주사형 전자 현미경을 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3은 실시예에 있어서의 임프린트용 서브 마스터 몰드의 표면을 나타내는 사진이다.
실시예에 있어서는, 도 3으로부터, 미세 패턴 폭이 균일하며, 이방적 에칭이 행해져서, 정밀도 좋게 미세 패턴이 형성되어 있는 것을 알 수 있었다.
1: 기판
3: 산화질화크롬층(하드마스크층)
4: 미세 패턴 형성용 레지스트층
10: 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드
20: 서브 마스터 몰드
30: 원형 몰드
6: 받침대 구조용 레지스트층
3: 산화질화크롬층(하드마스크층)
4: 미세 패턴 형성용 레지스트층
10: 잔존 하드마스크층 제거 전 몰드
20: 서브 마스터 몰드
30: 원형 몰드
6: 받침대 구조용 레지스트층
Claims (22)
- 원형(元型) 몰드의 표면에 형성되어 있는 미세 패턴을 임프린트에 의해 전사하여 몰드를 제조할 때에 이용되는 마스크 블랭크스로서,
화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 기판 위에 갖는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스. - 제1항에 있어서,
상기 하드마스크층에 있어서, 상기 크롬 화합물층 위에는 도전층이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하드마스크층은, 산화크롬층 또는 산화질화크롬층만을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 투광성 기판인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 석영 기판인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 탄화규소 또는 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 마스크 블랭크스. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 몰드 제조용 마스크 블랭크스에 있어서의 상기 하드마스크층 위에는 패턴 형성용 레지스트층이 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스.
- 제7항에 있어서,
상기 레지스트층은 광경화성 수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스. - 제7항에 있어서,
상기 레지스트층은 열가소성 수지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스. - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
임프린트에 의해 마스크 블랭크스에 전사되는 미세 패턴은, 기판 위에 홈이 설치됨으로써 형성되는 것이며, 상기 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하일 때, 상기 하드마스크층의 두께는 2㎚ 이상 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 몰드 제조용 레지스트가 부착된 마스크 블랭크스. - 미세 패턴에 대응하는 홈이 설치된 임프린트용 원형(元型) 몰드로부터 몰드를 제조하는 방법으로서,
상기 몰드용 기판 위에, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 형성하고, 상기 하드마스크층 위에 패턴 형성용 레지스트층을 형성하는 공정과,
광 임프린트 또는 열 임프린트에 의해, 상기 원형 몰드의 미세 패턴을 상기 레지스트층에 전사하는 공정과,
미세 패턴이 전사된 상기 레지스트층을 마스크로 하여, 상기 하드마스크층에 대하여 웨트 에칭을 행하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 미세 패턴에 대응하는 홈이 설치된 임프린트용 원형(元型) 몰드로부터 몰드를 제조하는 방법으로서,
상기 몰드용 기판 위에, 화학식 CrOxNyCz(단 x>0)인 크롬 화합물층을 포함하는 하드마스크층을 형성하고, 상기 하드마스크층 위에 패턴 형성용 레지스트층을 형성하는 공정과,
광 임프린트 또는 열 임프린트에 의해, 상기 원형 몰드의 미세 패턴을 상기 레지스트층에 전사하는 공정과,
미세 패턴이 전사된 상기 레지스트층을 마스크로 하여, 상기 하드마스크층에 대하여 실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하에서, 염소계 가스를 함유하는 가스에 의한 드라이 에칭을 행하는 공정을 갖고, 상기 실질적으로 산소 가스를 함유하지 않는 분위기하란, 에칭 시에 산소 가스가 유입되었다고 해도, 이방성 에칭을 행할 수 있을 정도의 유입량인 분위기하이며, 에칭 장치 내의 산소 함유량이 0이 아닌 분위기하인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 드라이 에칭에는, 염소 가스가 이용되는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하드마스크층에 있어서, 상기 크롬 화합물층 위에는 도전층이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하드마스크층은, 산화크롬층 또는 산화질화크롬층만을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 투광성 기판인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 석영 기판인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레지스트층은 광경화성 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 레지스트층에의 미세 패턴 전사에는 광 임프린트가 이용되는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제18항에 있어서,
상기 원형 몰드가 비투광성 기판에 의해 형성되어 있는 경우, 광 임프린트를 행할 때에, 상기 몰드용 피전사 기판측으로부터 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 탄화규소 또는 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레지스트층은 열가소성 수지를 포함하여 이루어지고, 상기 레지스트층에의 미세 패턴 전사에는 열 임프린트가 이용되는 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법. - 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
임프린트에 의해 마스크 블랭크스에 전사되는 미세 패턴은, 기판 위에 홈이 설치됨으로써 형성되는 것이며, 상기 홈의 깊이가 0㎚를 상회하고 80㎚ 이하일 때, 상기 하드마스크층의 두께는 2㎚ 이상 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 몰드의 제조 방법.
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