(57)【要約】【課題】ナノインプリントにて有機材料層に離間して転写される凹部の深さを異ならせる。【解決手段】互いに高さの異なる凸部Ｔ１、Ｔ２がメサ領域に設けられたテンプレート１をマスク材３に押し当てることにより、互いに深さの異なる凹部Ｈ１、Ｈ２をマスク材３に形成し、互いに深さの異なる凹部Ｈ１、Ｈ２が形成されたマスク材３をマスクとして基板２のエッチングを行うことで、開口部Ｋ１、Ｋ２を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メサ領域に設けられた第１の凸部と、
前記第１の凸部と根元の高さが等しくなるようにして前記メサ領域に前記第１の凸部と離間して設けられ、前記第１の凸部と高さの異なる第２の凸部とを備えることを特徴とするテンプレート。
【請求項２】
前記第１の凸部は前記第２の凸部よりも配置密度が小さく、前記第１の凸部は前記第２の凸部よりも高さが高い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】
第１の転写面と、
前記第１の転写面に対して段差が設けられた第２の転写面と、
前記第１の転写面に設けられた第１の凹部と、
前記第１の凹部と底の高さが互いに等しくなるようにして前記第２の転写面に設けられた第２の凹部とを備えることを特徴とするテンプレート。
【請求項４】
前記第１の凹部は前記第２の凹部よりも配置密度が小さく、前記第１の転写面は前記第２の転写面よりも高さが高いことを特徴とする請求項３に記載のテンプレート。
【請求項５】
互いに深さの異なる凹部がメサ領域に設けられた第１のテンプレートを形成する工程と、
前記第１のテンプレートのメサ領域に設けられた凹凸を転写することにより、互いに高さの異なる凸部がメサ領域に設けられた第２のテンプレートを形成する工程とを備えることを特徴とするテンプレートの製造方法。
【請求項６】
互いに高さの異なる凸部がメサ領域に設けられたテンプレートをマスク材に押し当てることにより、互いに深さの異なる凹部を前記マスク材に形成する工程と、
互いに深さの異なる凹部が形成された前記マスク材をマスクとして基板のエッチングを行う工程とを備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
前記エッチングにて前記基板に形成されるパターンによる被覆率に応じて前記凸部の高さが異なることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記パターンの密度が小さい領域では大きい領域に比べて、前記凸部の高さが高いことを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
互いに高さの異なる凸部がメサ領域に設けられたテンプレートをマスク材に押し当てることにより、互いに深さの異なる凹部を前記マスク材に形成する工程と、
互いに深さの異なる凹部が形成された前記マスク材をマスクとして基板にイオン注入を行う工程とを備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
前記イオン注入の深さが深い領域では浅い領域に比べて、前記凸部の高さが高いことを特徴とする請求項９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、テンプレートの製造方法およびパターン形成方法に関し、特に、ナノインプリント技術に用いられるテンプレート、テンプレートの製造方法およびパターン形成方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノオーダの微細加工を基板上に一括して行える方法として、ナノインプリント技術がある。このナノインプリント技術では、テンプレートに形成された凹凸を基板上に形成された転写することで、パターン形成が行われる。
【０００３】
また、例えば、特許文献１、２には、デュアルダマシン構造に適したテンプレートとして２段構造の凹部を形成する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に開示された方法では、２段構造の凹部が同一箇所に配置されるため、有機材料層に離間して転写される凹部の深さを異ならせることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５２３３１２号公報
【特許文献２】特表２００７−５２１６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ナノインプリントにて有機材料層に離間して転写される凹部の深さを異ならせることが可能なテンプレート、テンプレートの製造方法およびパターン形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、前記第１の凸部と根元の高さが等しくなるようにしてメサ領域に設けられた第１の凸部と、前記メサ領域に前記第１の凸部と離間して設けられ、前記第１の凸部と高さの異なる第２の凸部とを備えることを特徴とするテンプレートを提供する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１の転写面と、前記第１の転写面に対して段差が設けられた第２の転写面と、前記第１の転写面に設けられた第１の凹部と、前記第１の凹部と底の高さが互いに等しくなるようにして前記第２の転写面に設けられた第２の凹部とを備えることを特徴とするテンプレートを提供する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、互いに深さの異なる凹部がメサ領域に設けられた第１のテンプレートを形成する工程と、前記第１のテンプレートのメサ領域に設けられた凹凸を転写することにより、互いに高さの異なる凸部がメサ領域に設けられた第２のテンプレートを形成する工程とを備えることを特徴とするテンプレートの製造方法を提供する。
【００１０】
本発明の一態様によれば、互いに高さの異なる凸部がメサ領域に設けられたテンプレートをマスク材に押し当てることにより、互いに深さの異なる凹部を前記マスク材に形成する工程と、互いに深さの異なる凹部が形成された前記マスク材をマスクとして基板のエッチングを行う工程とを備えることを特徴とするパターン形成方法を提供する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、互いに高さの異なる凸部がメサ領域に設けられたテンプレートをマスク材に押し当てることにより、互いに深さの異なる凹部を前記マスク材に形成する工程と、互いに深さの異なる凹部が形成された前記マスク材をマスクとして基板にイオン注入を行う工程とを備えることを特徴とするパターン形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機材料層に離間して転写される凹部の深さを異ならせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るパターン形成方法を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係るパターン形成方法を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係るパターン形成方法を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態に係るテンプレートの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るパターン形成方法を示す断面図である。
図１において、テンプレート１のメサ領域には、互いに離間して配置された凸部Ｔ１、Ｔ２が設けられている。ここで、凸部Ｔ１は凸部Ｔ２よりも高さが高く、配置密度が小さくなっている。また、凸部Ｔ１と凸部Ｔ２とは根元Ｎの高さが等しくなっている。そして、凸部Ｔ１の頂上には転写面Ｍ１が設けられ、凸部Ｔ２の頂上には転写面Ｍ２が設けられ、転写面Ｍ１、Ｍ２間には段差Ｄ１が形成されている。なお、メサ領域（メインパターン領域）とは、所望の転写パターンが凹凸形状で形成されている領域を言う。また、同一の被加工基板２に対して複数のパターンを転写する場合、隣接パターンと使用テンプレートとの干渉により、先に転写されたパターンが破損することを回避するために、メサ領域の周辺に周辺領域を設けるようにしてもよい。また、テンプレート１の材料は、マスク材３として紫外線硬化樹脂を用いる場合には、紫外線に対して透過性を有する石英などを用いることができ、マスク材３として熱硬化樹脂を用いる場合には、熱伝導性の良好な金属などを用いることができる。また、転写面Ｍ１、Ｍ２間の段差Ｄ１は、基板２の加工時のローディング効果による開口部Ｋ１、Ｋ２の深さのバラツキが打ち消されるように設定することが好ましい。
【００１６】
一方、基板２上にはマスク材３が形成されている。なお、基板２としては、半導体基板、ガラス基板または樹脂基板などを用いることができる。また、基板２は、ウェハ状であってもよいし、フィルム状であってもよいし、テープ状であってもよい。また、マスク材３としては、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂などの有機材料を用いることができる。
【００１７】
そして、マスク材３が柔軟性（例えば、液状または半固形状）を有する状態でテンプレート１をマスク材３に押し当て、テンプレート１の凹凸をマスク材３に転写することにより、互いに深さの異なる凹部Ｈ１、Ｈ２をマスク材３に形成する。なお、マスク材３が紫外線硬化樹脂の場合、テンプレート１をマスク材３に押し当てた状態でマスク材３に紫外線を照射することにより、マスク材３を硬化させることができる。また、マスク材３が熱硬化樹脂紫の場合、テンプレート１をマスク材３に押し当てた状態でマスク材３を加熱することにより、マスク材３を硬化させることができる。
【００１８】
そして、テンプレート１をマスク材３から離し、マスク材３をマスクとして基板２の異方性エッチングＥｈ１を行うことにより、マスク材３の凹部Ｈ１、Ｈ２を貫通させ、開口部Ｋ１、Ｋ２を基板２に形成する。
【００１９】
ここで、基板２の異方性エッチングを行う場合、疎パターンと密パターンとでは、ローディング効果によりエッチングレートが異なり、密パターンの方が疎パターンよりもエッチングレートが大きくなる。このため、マスク材３に段差Ｄ１が形成されない場合、開口部Ｋ２の方が開口部Ｋ１よりも深さが深くなり、開口部Ｋ１、Ｋ２の深さが不均一になる。特に、ローカル被覆率が極端に異なると、異方性エッチング時のガス濃度を調整しても、開口部Ｋ１、Ｋ２の深さの不均一性は解消できない。
【００２０】
これに対して、テンプレート１の凸部Ｔ１の高さを凸部Ｔ２の高さよりも高くすることにより、マスク材３に段差Ｄ１を形成することができ、凹部Ｈ１の深さを凹部Ｈ２の深さよりも深くすることができる。このため、開口部Ｋ１上に配置されたマスク材３の厚みを開口部Ｋ２上に配置されたマスク材３の厚みよりも薄くすることができ、ローディング効果により開口部Ｋ２の方が開口部Ｋ１よりも深さ方向に多くエッチングされる分だけマスク材３の厚み分で相殺させることができる。すなわちインプリント後の残膜厚さであるＲＬＴ（residual layer thickness）を領域に応じて変化、具体的には疎パターン領域よりも密パターン領域の残膜が少なくなるように調整する。ここで、残膜とはマスク材３に形成された凹部底面に残ったマスク材厚さのことを指す。この結果、基板２の異方性エッチングを行う場合にローディング効果が発生した場合においても、開口部Ｋ１、Ｋ２の深さを均一化することができる。
【００２１】
なお、上述した実施形態では、インプリント技術にて基板２に開口部Ｋ１、Ｋ２を形成する方法を例にとって説明したが、例えば、インプリント技術にてＮＡＮＤフラッシュメモリなどに用いられるコントロールゲート電極およびセレクトゲート電極を形成する方法に適用してもよいし、インプリント技術にて配線層を形成する方法に適用してもよいし、インプリント技術にてビアホールを形成する方法に適用してもよい。
【００２２】
また、上述した実施形態では、密度の異なる２種類の開口部Ｋ１、Ｋ２を基板２に形成する方法を例にとって説明したが、密度の異なる３種類以上のパターンを形成する方法に適用してもよい。この場合、密度が最も小さな領域では、テンプレート１の転写面が最も高くなるようにし、密度が２番目に小さな領域では、テンプレート１の転写面が２番目に高くなるようにし、密度が最も大きな領域では、テンプレート１の転写面が最も低くなるようにすればよい。また、テンプレート１の転写面の高さは、ローディング効果によるエッチング量のばらつきに対応して設定することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るパターン形成方法を示す断面図である。
図２において、テンプレート１１のメサ領域には、転写面Ｍ１１、Ｍ１２が設けられ、転写面Ｍ１１、Ｍ１２間には段差Ｄ２が設けられている。そして、転写面Ｍ１１、Ｍ１２には互いに離間して配置された凹部Ｕ１１、Ｕ１２がそれぞれ設けられている。ここで、凹部Ｕ１１は凹部Ｕ１２よりも配置密度が小さくなっている。また、凹部Ｕ１１、Ｕ１２の底の高さは互いに等しくなっている。なお、転写面Ｍ１１、Ｍ１２間の段差Ｄ２は、基板１２の加工時のローディング効果による開口部Ｋ１１、Ｋ１２の深さのバラツキが打ち消されるように設定することが好ましい。一方、基板１２上にはマスク材１３が形成されている。
【００２４】
そして、マスク材１３が柔軟性を有する状態でテンプレート１１をマスク材１３に押し当て、テンプレート１１の凹凸をマスク材１３に転写することにより、互いに深さの異なる凹部Ｈ１１、Ｈ１２をマスク材１３に形成する。
【００２５】
そして、マスク材１３が硬化した状態でテンプレート１１をマスク材１３から離し、マスク材１３をマスクとして基板１２の異方性エッチングＥｈ２を行うことにより、マスク材１３の凹部Ｈ１１、Ｈ１２を貫通させ、開口部Ｋ１１、Ｋ１２を基板１２に形成する。
【００２６】
ここで、転写面Ｍ１１、Ｍ１２間に段差Ｄ２を設けることにより、凹部Ｈ１１の深さを凹部Ｈ１２の深さよりも深くすることができ、ローディング効果が発生した場合においても、開口部Ｋ１１、Ｋ１２の深さを均一化することができる。
【００２７】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係るパターン形成方法を示す断面図である。
図３において、テンプレート２１のメサ領域には、転写面Ｍ２１、Ｍ２２が設けられ、転写面Ｍ２１、Ｍ２２間には段差Ｄ３が設けられている。そして、転写面Ｍ２１、Ｍ２２には互いに離間して配置された凹部Ｕ２１、Ｕ２２がそれぞれ設けられている。また、凹部Ｕ２１、Ｕ２２の底の高さは互いに等しくなっている。なお、転写面Ｍ２１、Ｍ２２間の段差Ｄ３は、基板２２に形成される不純物導入層Ｆ２１、Ｆ２２の深さの違いに応じて調整することが好ましい。一方、基板２２上にはマスク材２３が形成されている。
【００２８】
そして、マスク材２３が柔軟性を有する状態でテンプレート２１をマスク材２３に押し当て、テンプレート２１の凹凸をマスク材２３に転写することにより、互いに深さの異なる凹部Ｈ２１、Ｈ２２をマスク材２３に形成する。
【００２９】
そして、マスク材２３が硬化した状態でテンプレート２１をマスク材２３から離し、マスク材２３をマスクとして基板２２にイオン注入ＩＰを行うことにより、不純物導入層Ｆ２１、Ｆ２２を基板２２に形成する。
【００３０】
ここで、転写面Ｍ２１、Ｍ２２間に段差Ｄ３を設けることにより、凹部Ｈ２１の深さを凹部Ｈ２２の深さよりも深くすることができ、同一エネルギーのイオン注入ＩＰにて互いに深さの異なる不純物導入層Ｆ２１、Ｆ２２を形成することができる。
【００３１】
このため、深さの異なる不純物導入層Ｆ２１、Ｆ２２を形成するために、イオン注入ＩＰを一回で済ませることができ、不純物導入層Ｆ２１、Ｆ２２の深さに応じてイオン注入ＩＰを繰り返し行う必要がなくなることから、製造工程を簡略化することができる。
【００３２】
なお、図３の実施形態では、一回のイオン注入ＩＰで深さの異なる不純物導入層Ｆ２１、Ｆ２２を形成する方法について説明したが、一回のエッチング工程で深さの異なるトレンチなどを形成する方法に適用するようにしてもよい。
【００３３】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態に係るテンプレートの製造方法を示す断面図である。
図４（ａ）において、テンプレート３１にはメサ領域Ｒ１、Ｒ２が設けられ、メサ領域Ｒ１、Ｒ２には転写面Ｍ３１、Ｍ３２がそれぞれ設けられている。そして、テンプレート３１上に遮蔽層３２を形成し、電子ビームリソグラフィにて遮蔽層３２をパターニングする。そして、パターニングされた遮蔽層３２をマスクとしてテンプレート３１の異方性エッチングを行うことにより、互いに深さの等しい凹部Ｕ３１、Ｕ３２を転写面Ｍ３１、Ｍ３２にそれぞれ形成する。なお、遮蔽層３２の材料は、例えば、Ｃｒを用いることができる。また、テンプレート３１が石英の場合、テンプレート３１の異方性エッチングではフッソラジカルをエッチングガスとして用いることができる。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術にてメサ領域Ｒ２上にレジスト膜Ｒを形成する。そして、パターニングされた遮蔽層３２およびレジスト膜Ｒをマスクとしてテンプレート３１の異方性エッチングを行うことにより、凹部Ｕ３１の深さが凹部Ｕ３２の深さより深くなるようにする。
【００３５】
次に、図４（ｃ）に示すように、テンプレート３１から遮蔽層３２およびレジスト膜Ｒを除去する。そして、テンプレート５１上のマスク材４１にテンプレート３１を押し当て、テンプレート３１の凹凸をマスク材４１に転写することにより、図４（ｄ）に示すように、互いに高さの異なる凸部Ｔ４１、Ｔ４２をマスク材４１に形成する。ここで、凸部Ｔ４１の頂上には転写面Ｍ４１が設けられ、凸部Ｔ４２の頂上には転写面Ｍ４２が設けられている。
【００３６】
次に、図４（ｅ）に示すように、マスク材４１をマスクとしてテンプレート５１の異方性エッチングを行うことにより、互いに高さの異なる凸部Ｔ５１、Ｔ５２をテンプレート５１に形成する。ここで、凸部Ｔ５１の頂上には転写面Ｍ５１が設けられ、凸部Ｔ５２の頂上には転写面Ｍ５２が設けられている。そして、テンプレート５１の異方性エッチングは、転写面Ｍ５２上のマスク材４１がなくなり、転写面Ｍ５１よりも転写面Ｍ５２の高さが低くなるまで行うことができる。
【００３７】
これにより、電子ビームリソグラフィにて作成したテンプレート３１から、インプリント技術にてテンプレート５１を形成することが可能となり、互いに高さの異なる凸部Ｔ５１、Ｔ５２を有するテンプレート５１の作製時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１、１１、２１、３１、５１  テンプレート、２、１２、２２  基板、３、１３、２３、４１  マスク材、Ｎ  根元、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ４１、Ｍ４２、Ｍ５１、Ｍ５２  転写面、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ５１、Ｔ５２  凸部、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ２１、Ｕ２２、Ｕ３１、Ｕ３２  凹部、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ１１、Ｋ１２  開口部、Ｆ２１、Ｆ２２  不純物導入層、Ｒ１、Ｒ２  メサ領域、３２  遮蔽層、Ｒ  レジスト膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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