(57)【要約】      （修正有）【課題】微細パターンを精度よく確実に形成することが可能なテンプレート及びパターン形成方法を提供する。【解決手段】凹部１１及び凸部１２を有するパターンが形成された透光性基板１０と、凹部の底面及び凸部の上面に形成された金属膜の遮光部２１及び２２とを備え、前記テンプレートの凸部の側壁は傾斜している。前記テンプレートの凹部は、前記凹部の底面から前記凸部の上面に向かって拡がっている。光硬化性材料パターンは閉ループ状パターンであり、前記テンプレートを離型した後、前記光硬化性材料パターンの一部を除去して前記閉ループ状パターンを切断する工程を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部及び凸部を有するパターンが形成された透光性基板と、
前記凹部の底面及び前記凸部の上面に形成された遮光部と、
を備え、
前記凸部の側壁は傾斜している
ことを特徴とするインプリントリソグラフィ用のテンプレート。
【請求項２】
前記遮光部は金属膜で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレート。
【請求項３】
前記テンプレートの凹部は、前記凹部の底面から前記凸部の上面に向かって拡がっている
ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレート。
【請求項４】
請求項１に記載のテンプレートを披加工膜上の光硬化性材料に接触させて、前記凹部に光硬化性材料を充填する工程と、
前記テンプレートに光を照射することにより、前記光硬化性材料の前記側壁の近傍に位置する部分を硬化させて、光硬化性材料パターンを形成する工程と、
前記光硬化性材料パターンを形成した後、前記テンプレートを離型する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
前記光硬化性材料パターンは閉ループ状パターンであり、
前記テンプレートを離型した後、前記光硬化性材料パターンの一部を除去して前記閉ループ状パターンを切断する工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレート及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程における微細パターンの転写技術として、ナノインプリント法が提案されている。このナノインプリント法では、素子パターンを有するテンプレート（モールド）を光硬化性材料層に接触させることで、光硬化性材料層に素子パターンが転写される。
【０００３】
上述したナノインプリント法において、より微細化なパターンを形成する方法として、近接場光を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この近接場光を用いた方法では、テンプレートのインプリント用パターンに遮光部を形成しておく。具体的には、インプリント用パターンの凹部の底面及び凸部の上面に金属膜を形成しておく。そして、通常のナノインプリント法と同様に、テンプレートを光硬化性材料層（レジスト層等）に接触させて、テンプレートの凹部に光硬化性材料を充填させる。この状態でテンプレートに光を照射すると、パターンのエッジ近傍（凹部と凸部の境界近傍）で発生した近接場光によって光硬化性材料が硬化する。すなわち、パターンのエッジ近傍で光硬化性材料層を選択的に硬化させることができる。したがって、例えばラインアンドスペースパターンを形成する場合には、テンプレートに形成されたパターンの半分のピッチでラインアンドスペースパターンを形成することができる。
【０００４】
しかしながら、上述したような近接場光を用いたナノインプリント法において、テンプレートの最適化について十分な検討がなされているとは言えない。そのため、微細パターンを精度よく確実に形成することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、微細パターンを精度よく確実に形成することが可能なテンプレート及びパターン形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の視点に係るインプリントリソグラフィ用のテンプレートは、凹部及び凸部を有するパターンが形成された透光性基板と、前記凹部の底面及び前記凸部の上面に形成された遮光部と、を備え、前記凸部の側壁は傾斜している。
【０００８】
本発明の第２の視点に係るパターン形成方法は、前記テンプレートを披加工膜上の光硬化性材料に接触させて、前記凹部に光硬化性材料を充填する工程と、前記テンプレートに光を照射することにより、前記光硬化性材料の前記側壁の近傍に位置する部分を硬化させて、光硬化性材料パターンを形成する工程と、前記光硬化性材料パターンを形成した後、前記テンプレートを離型する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微細パターンを精度よく確実に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るテンプレートの構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るテンプレートの構成を模式的に示した平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図８】近接場光の強度分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図９】近接場光の強度分布のシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】傾斜角と近接場光強度との関係のシミュレーション結果を示した図である。
【図１１】遮光部の膜厚と近接場光強度のコントラストとの関係のシミュレーション結果を示した図である。
【図１２】遮光部の膜厚と近接場光強度のコントラストとの関係のシミュレーション結果を示した図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るテンプレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した平面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した平面図である。
【図１９】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図２０】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図２１】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【図２２】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の一部を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、本実施形態に係るナノインプリントリソグラフィ用のテンプレートの構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１はテンプレートの構成を模式的に示した断面図であり、図２はテンプレートの構成を模式的に示した平面図である。なお、ここでは、微細なラインアンドスペースパターンを形成する場合について説明する。
【００１３】
テンプレートの本体は、クォーツガラス等の透光性基板１０で形成されている。透光性基板１０はインプリント用のパターンを形成するための凹部１１及び凸部１２を有しており、凸部１２の側壁１３（凹部１１の側壁１３でもある）は傾斜している。すなわち、図１に示した傾斜角θが９０度よりも小さくなっており、テンプレート凹部がその底部から凸部上面に向かって拡がるように構成され、反対にテンプレート凸部がその底部から上面に向かって細くなるように構成されている。
【００１４】
凹部１１の底面には遮光部２１が形成されており、凸部１２の上面には遮光部２２が形成されている。遮光部２１及び２２は、厚さ１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の金属膜で形成されている。この金属膜にはクロム（Ｃｒ）や銀（Ａｇ）等を用いることが可能である。なお、図２に示した例では、側壁１３の内側に遮光部２１が位置し、側壁１３の外側に遮光部２２が位置しているが、側壁１３の内側に遮光部２２が位置し、側壁１３の外側に遮光部２１が位置していてもよい。
【００１５】
次に、上述したテンプレートを用いたパターン形成方法について、図３〜図７を参照して説明する。図３、図４及び図７は断面図であり、図５及び図６は平面図である。
【００１６】
図３の工程では、まず、半導体基板を含む下地領域３１上に被加工膜３２を形成する。被加工膜３２としては、金属膜、絶縁膜或いは半導体膜等があげられる。次に、被加工膜３２上に光硬化性材料４０を塗布して光硬化性材料層を形成する。光硬化性材料には、ナノインプリントリソグラフィ用のレジスト材料を用いることが可能である。続いて、図１及び図２で示したテンプレートを光硬化性材料層に接触させて、テンプレートの凹部に光硬化性材料４０を充填させる。この状態でテンプレートの上方からテンプレートに光５０を照射すると、遮光部２１及び２２のエッジ近傍（凹部と凸部の境界近傍）で発生した近接場光により、凹部に充填された光硬化性材料４０の一部が硬化する。すなわち、光硬化性材料４０の側壁１３の近傍に位置する部分が硬化する。その結果、側壁１３の近傍に光硬化性材料パターン４１が形成される。
【００１７】
次に、図４に示すように、テンプレートを離型して、披加工膜３２上に光硬化性材料パターン４１を残す。なお、通常は未硬化の光硬化性材料の一部も披加工膜３２上に残っている。そのため、テンプレートを離型した後、披加工膜３２上に残っている未硬化の光硬化性材料を除去する。具体的には、硫酸及び過酸化水素の混合液によってエッチングを行い、さらに酸素ガスによるプラズマエッチングを行うことで、未硬化の光硬化性材料を除去する。
【００１８】
図５は、図４の工程を行った後の光硬化性材料パターン４１の形状を模式的に示した平面図である。すでに述べたように、光硬化性材料パターン４１は、テンプレートの凸部の側壁に対応した位置に形成される。したがって、図５に示すように、光硬化性材料パターン４１は閉ループ状パターンとなっている。したがって、ラインアンドスペースパターンを形成するためには、閉ループ状パターンの両端部を除去する必要がある。そこで、図６に示すように、閉ループ状の光硬化性材料パターン４１の両端部を除去する。なお、この工程の詳細については後述する。
【００１９】
次に、図６の工程で得られた光硬化性材料パターン４１をマスクとして用いて、披加工膜３２をエッチングによって加工する。さらに、マスクとして用いた光硬化性材料パターン４１を除去する。その結果、図７に示すように、下地領域３１上に被加工膜３２のパターン（ラインアンドスペースパターン）が形成される。すなわち、テンプレートに形成されたパターンよりも小さいピッチ、例えば半ピッチで微細なラインアンドスペースパターンを形成することができる。
【００２０】
本実施形態では、図１に示したように、テンプレートの凸部１２の側壁１３が傾斜している。このように側壁１３を傾斜させることで、以下に述べるように、微細なパターンを精度よく確実に形成することができる。
【００２１】
図８及び図９は、近接場光の強度分布のシミュレーション結果を示した図である。図８は、図１に示した側壁１３の傾斜角θが８５度の場合のシミュレーション結果である。図９は、側壁１３が傾斜していない（傾斜角θが９０度）場合のシミュレーション結果である。いずれの場合も、凹部１１及び凸部１２の幅を２０ｎｍ、凸部１２の高さを４０ｎｍ、遮光部（Ｃｒ膜）２１及び２２の厚さを３０ｎｍとしている。
【００２２】
図８及び図９において、近接場光強度が非常に高い２つの位置が側壁１３の位置に対応している。図９の場合（θ＝９０度）には、中央部（矢印で示した部分）に比較的大きな強度ピークが見られる。このような強度ピークが側壁１３間に生じると、側壁１３間の中央部でも光硬化性材料が硬化するおそれがある。その結果、所望の光硬化性材料パターンが得られないおそれがある。これに対して、図８の場合（θ＝８５度）には、中央部のピークが大きく減少している。したがって、側壁１３間の中央部で光硬化性材料が硬化するおそれがなく、所望の光硬化性材料パターンを確実に得ることができる。
【００２３】
図１０は、傾斜角θと近接場光強度との関係のシミュレーション結果を示した図である。近接場光強度は、図８及び図９の中央部（矢印で示した部分）での強度を示している。図１０に示すように、傾斜角θが９０度から８５度程度まで近接場光強度が減少している。したがって、このシミュレーション結果からも、側壁１３を傾斜させることで側壁１３間の中央部での近接場光の強度を抑制できることがわかる。
【００２４】
以上のように、本実施形態では、テンプレートの凸部の側壁を傾斜させることにより、所望のパターンを形成するために必要な領域以外の領域で近接場光の強度を抑制することができる。その結果、微細パターンを精度よく確実に形成することができる。したがって、本実施形態の方法を半導体装置（半導体集積回路装置）の製造に適用することで、微細なパターンを有する半導体装置を精度よく確実に製造することが可能となる。
【００２５】
図１１は、図１に示した遮光部（Ｃｒ膜）２１の膜厚と近接場光強度のコントラストとの関係のシミュレーション結果を示した図である。図１２は、図１に示した遮光部（Ｃｒ膜）２２の膜厚と近接場光強度のコントラストとの関係のシミュレーション結果を示した図である。近接場光強度のコントラストは、以下のように定義している。側壁１３の位置での近接場光強度をＩmaxとし、側壁１３間の中央部での近接場光強度をＩminとして、近接場光強度のコントラストＣを、
Ｃ＝（Ｉmax−Ｉmin）／（Ｉmax＋Ｉmin）
と定義している。図１１及び図１２に示すように、遮光部２１の膜厚が１０ｎｍ程度から５０ｎｍ程度の範囲では、近接場光強度のコントラストは膜厚にあまり依存していないことがわかる。したがって、遮光部２１の膜厚に依存せずに、上述した本実施形態の効果を得ることが可能である。
【００２６】
次に、上述したようなテンプレートの製造方法について説明する。図１３〜図１６は、テンプレートの製造方法を模式的に示した断面図である。
【００２７】
まず、図１３に示すように、クォーツガラス等の透光性基板１０上に、エッチングマスク膜２５としてクロム（Ｃｒ）膜を形成する。続いて、マスク膜２５上にＥＢ（electron beam）用のレジスト膜を形成した後、ＥＢ描画によってＥＢレジスト膜をパターニングしてＥＢレジストパターン２６を形成する。
【００２８】
次に、図１４に示すように、ＥＢレジストパターン２６をマスクとして用いてマスク膜２５をエッチングする。これにより、透光性基板１０上に、マスクパターン２５が形成される。
【００２９】
次に、図１５に示すように、マスクパターン２５をマスクとして用いて、ＢＨＦ（バッファフッ酸）により透光性基板１０をエッチングする。これにより、透光性基板１０に凹部１１及び凸部１２が形成される。また、凸部１２の側壁１３は傾斜したテーパー状の形状となる。さらに、マスクパターン２５を除去する。
【００３０】
次に、図１６に示すように、蒸着法により、透光性基板１０上に金属膜を堆積する。金属膜には、クロム（Ｃｒ）膜や銀（Ａｇ）膜等を用いることが可能である。これにより、凹部１１の底面に遮光部２１が形成され、凸部１２の上面に遮光部２２が形成される。側壁１３に金属膜が形成される場合もあるが、側壁１３に形成される金属膜は極めて薄いため遮光部とはならない。なお、上記金属膜の材料としては一般に、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、或いはこれらを含む合金を用いることができる。
【００３１】
以上のようにして、透光性基板１０の凹部１１及び凸部１２に選択的に遮光部２１及び２２が形成されたテンプレートが得られる。
【００３２】
次に、上述した実施形態の図５及び図６で示した処理、すなわち閉ループ状パターンの両端部を除去する処理について説明する。
【００３３】
まず、第１の例について、図１７の平面図を参照して説明する。第１の例では、図５の工程の後、図１７に示すように、照射領域６１内にＥＢ（electron beam）やＦＩＢ（focused ion beam）を照射することで、閉ループ状の光硬化性材料パターン４１の両端部を除去する。これにより、図６に示すようなパターンが得られる。
【００３４】
次に、第２の例について、図１８の平面図及び図１９〜図２２の断面図を参照して説明する。なお、図１８のＡ−Ａ線に沿った断面が図２０に対応する。
【００３５】
第２の例では、図５の工程の後、図１９に示すように、被加工膜３２上及び光硬化性材料パターン４１上にフォトレジスト膜６２を形成する。続いて、遮光パターン６４を有するフォトマスク６３を介して、フォトレジスト膜６２に露光光６５を照射する。これにより、フォトレジスト膜６２に露光部６２ａが形成される。この露光部６２ａは、光硬化性材料パターン４１の端部（除去したい部分）にオーバーラップしている。
【００３６】
次に、図２０に示すように、フォトレジスト膜６２を現像して露光部６２ａを除去することで、フォトレジストパターン６２を形成する。図１８に示すように、フォトレジストパターン６２は、光硬化性材料パターン４１の両端部以外の領域を覆っている。
【００３７】
次に、図２１に示すように、フォトレジストパターン６２をマスクとして用いて、光硬化性材料パターン４１をエッチングする。このエッチングには、例えば酸素ガスを用いたプラズマエッチングを用いる。これにより、光硬化性材料パターン４１の両端部が除去される。
【００３８】
次に、図２２に示すように、フォトレジストパターン６２を除去する。これにより、図６に示すようなパターンが得られる。
【００３９】
以上のように、光硬化性材料パターン４１の両端部を除去することで、閉ループ状パターンを２つの部分に分離することができ、所望の光硬化性材料パターンを確実に得ることが可能となる。
【００４０】
以上、本発明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く、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４１】
１０…透光性基板      １１…凹部      １２…凸部      １３…側壁
２１、２２…遮光部      ２５…エッチングマスク膜
２６…ＥＢレジストパターン
３１…下地領域      ３２…被加工膜
４０…光硬化性材料      ４１…光硬化性材料パターン
５０…光
６１…照射領域      ６２…フォトレジスト膜      ６３…フォトマスク
６４…遮光パターン      ６５…露光光
【図１】
2010287625.tif 000003
【図２】
2010287625.tif 000004
【図３】
2010287625.tif 000005
【図４】
2010287625.tif 000006
【図５】
2010287625.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010287625.tif 000009
【図８】
2010287625.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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