(57)【要約】【課題】微細かつピッチが近接したパターンを形成するのに適したパターン形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、第２レジストパターンの形成にあたり第２レジスト膜に電子線が露光される部位の少なくとも一部は、第１レジストパターンの形成にあたり第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されている。これにより、電子線ビームの近接効果の影響を受けずにパターン形成を行なうことが出来る。よって、従来、電子線ビームの近接効果の影響が無視できなかった微細なピッチ幅のパターンであっても好適にパターン形成を行なうことが出来る。【選択図】図１
2011066120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に第１レジスト膜を形成する工程と、
前記第１レジスト膜に電子線を用いてパターン形成を行なう第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後の前記基板に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に電子線を用いてパターン形成を行なう第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第２エッチング工程と、を備え、
前記第２レジストパターンの形成にあたり前記第２レジスト膜に電子線が露光される部位の少なくとも一部は、前記第１レジストパターンの形成にあたり前記第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されていること
を特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記基板は、多層基板であり、
前記多層基板の最上層は導電層であること
を特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン形成方法を用いて形成されたパターン形成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を用いた微細パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途に応じて、特定の微細な凹凸パターンを形成する方法が求められている。
【０００３】
例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどの用途が挙げられる。
【０００４】
上述したような微細パターンを形成する方法として、電子線描画機を用いて、レジストにパターンを描画する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
電子線描画機を用いてパターンを描画する方法において、電子ビームを収束させて鮮明な像を形成するために、電子ビームのエネルギーを高くする必要がある。高エネルギー電子線の場合、電子がレジスト内でエネルギーをほとんど放出しないままレジストを通過するため、電子数当たりのレジスト感度が小さくなる。したがって、同じ感度のレジストを用いる場合には、電子ビームのエネルギーが高いほど、必要とされる電子ビーム電流量は大きくなり、ビーム内の電子密度が高くなる。
ビーム内の電子密度がより高くなると、ビームの焦点がぼけ、パターン解像度が低下する問題が起こる。また、電子ビームを用いる描画では、下側の基板からレジストへの後方散乱の結果、形成されるパターンが歪むという問題（近接効果）がある。電子ビーム電流量が大きくなるほど、近接効果の影響は大きくなる（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８２９４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子ビームを用いて微細かつピッチが近接したパターンを形成する場合（具体的には、例えば、露光部と未露光部の比率が１：１程度）、近接効果の影響を受けて、解像度が低下する問題が起こる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、微細かつピッチが近接したパターンを形成するのに適したパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、基板に第１レジスト膜を形成する工程と、
前記第１レジスト膜に電子線を用いてパターン形成を行なう第１レジストパターン形成工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後の前記基板に第２レジスト膜を形成する工程と、
前記第２レジスト膜に電子線を用いてパターン形成を行なう第２レジストパターン形成工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとしてエッチングを行う第２エッチング工程と、を備え、
前記第２レジストパターンの形成にあたり前記第２レジスト膜に電子線が露光される部位の少なくとも一部は、前記第１レジストパターンの形成にあたり前記第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されていること
を特徴とするパターン形成方法である。
【００１０】
また、前記基板は、多層基板であり、前記多層基板の最上層は導電層であってもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態は、上述のパターン形成方法を用いて形成されたパターン形成体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、第２レジストパターンの形成にあたり第２レジスト膜に電子線が露光される部位の少なくとも一部は、第１レジストパターンの形成にあたり第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されている。これにより、電子線ビームの近接効果の影響を受けずにピッチ幅のせまいパターン形成を行なうことが出来る。よって、従来、電子線ビームの近接効果の影響が無視できなかった微細なピッチ幅のパターンであっても好適にパターン形成を行なうことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のパターン形成方法の一例を示す概略工程図である。
【図２】本発明のパターン形成体をインプリントモールドとして用いたインプリント法の実施の一例を示す概略工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜基板＞
基板は、後述する微細加工技術に適した物理的特性／機械的特性を備えていれば良く、特に、限定されるものではない。例えば、シリコン基板、石英基板、ＳＯＩ基板、などを用いても良い。
【００１５】
光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクなどの製造工程に本発明のパターン形成方法を用いる場合、基板は使用する露光光を透過することが求められる。このため、光インプリント法に用いるインプリントモールドや、フォトマスクとして用いる場合、一般的な露光光に対して透過性を有する石英基板を好適に用いることができる。
【００１６】
また、基板は、導電層が表層に形成された積層基板であることが好ましい。導電層を形成することにより、荷電粒子線を用いて微細加工を行うとき、基板のチャージアップを抑制でき、荷電粒子線を用いた微細加工に好適に用いることができる。
特に、導電層の膜厚は薄い方が好ましい。第１番目のパターンを形成した導電層にレジストコートする場合、うねりが生じ、第２番目のパターン形成時に位置ずれ発生の原因となる。したがって、このレジストのうねりを極力低減させるために、導電層に形成される段差を低くする必要がある。
【００１７】
また、基板に微細なパターンを形成する方法としては、所望する微細なパターンを形成することのできる微細加工技術を用いれば良い。例えば、微細加工技術として、リソグラフィ方法、エッチング方法、微細機械加工法（レーザ加工、マシニング加工など）などを用いても良い。
【００１８】
＜導電層に第１番目のパターンを形成する工程＞
まず、導電層に第１番目のパターンを形成する。
なお、本発明のパターン形成方法では、ピッチの近接したパターン（例えば、露光部と未露光部の比率が１：１）形成において、任意に第１番目と第２番目に分割することができ、形成するパターンのピッチを広げることが可能である。例えば、露光部と未露光部の比率が１：１のパターン形成において、２回に分割してパターン形成する場合、露光部と未露光部の比率が１：３のパターン形成を２回繰り返せばよい。
【００１９】
＜レジスト材料を塗膜する工程＞
パターンを有する基板上に、レジスト材料を塗膜する。
レジスト材料は、パターニングを行う電子線に応じて、適宜選択してよい。
また、レジスト材料の塗膜形成方法としては、粘度に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いれば良い。例えば、ダイコート法、スピンコート法などを用いても良い。
【００２０】
＜レジストパターンを形成する工程＞
次に、レジスト材料に、電子線を用いてレジストパターンを形成する。このとき、レジストパターンは、最終的に形成されるピッチの近接したパターンよりも、ピッチを広げることが可能である。描画後、現像処理を行いレジストパターンが形成される。現像処理は用いたレジスト膜に応じて適宜行って良い。このとき、現像処理に際して、洗浄処理を行っても良い。洗浄処理としては、現像液／異物を除去することが出来ればよく、例えば、純水、超臨界流体などを用いて行っても良い。
【００２１】
＜エッチングを行う工程＞
次に、レジストパターンをマスクとして導電層にエッチングを行う。エッチングとしては、適宜公知の方法により行って良い。例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。
また、エッチングの条件は、用いたレジスト／基板に応じて、適宜調節して良い。
【００２２】
＜導電層に第２番目のパターンを形成する工程＞
次に、導電層に前記第１番目のパターンが形成された側に、第２番目のパターンを形成する。本発明のパターン形成方法では、第１番目に形成されたパターンと異なる所望の位置に第２番目のパターンを形成する。
【００２３】
２番目以降のパターンは、レジスト材料を塗膜し、該レジスト材料をパターニングし、パターニングされたレジスト材料をマスクとして導電層のエッチングを行い、導電層をマスクとして基板のエッチングを行うことにより形成する。
このとき、第２レジストパターンの形成にあたり前記第２レジスト膜に電子線が露光される部位の少なくとも一部は、前記第１レジストパターンの形成にあたり前記第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位に配置されている。
【００２４】
なお、本明細書において、「前記第１レジストパターンの形成にあたり前記第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位」とは、基板断面において、第１レジストパターンにあたり露光された部位に挟まれた場所をいう。
一例として、図１（ｆ）に、第１レジスト膜に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位２８を示す。
【００２５】
以上より、微細かつピッチが近接したパターンを形成することができる。
【００２６】
以下、本発明のパターン形成体の利用の一例として、パターン形成体をインプリントモールドとして活用した場合におけるインプリント法について説明を行なう。
【００２７】
＜インプリントモールドを用いたインプリント法を行う工程＞
まず、転写基板に転写材料を積層する。
【００２８】
転写基板は、使用する転写材料に適するように適宜選択することができる。例えば、シリコン、石英ガラス、などが挙げられる。
【００２９】
転写材料は、所望する凹凸パターン、凹凸パターンの用途などに応じて適宜選択してよい。例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ゾルゲル材料などを用いても良い。特に、フッ素系ＵＶ硬化樹脂の場合、離型性に優れているため望ましい。
【００３０】
転写材料の積層方法としては、転写材料の粘度に応じて、適宜公知の薄膜形成技術を用いれば良い。例えば、ダイコート法、スピンコート法などを用いても良い。
【００３１】
次に、転写基板とインプリントモールドとを接近させ、転写材料に対しパターンの転写を行う。
【００３２】
転写材料や、所望するパターンの精度に応じて、転写材料の硬化を行っても良い。例えば、転写材料として熱硬化性樹脂を用いた場合、加熱により硬化を行ってよい。また、例えば、転写材料として光硬化性樹脂を用いた場合、露光光により硬化を行っても良い。
【００３３】
また、所望する樹脂パターンに応じて、残膜を除去してもよい。ここで、残膜とは、転写基板とインプリントモールドとの間に存在した転写材料であり、転写された樹脂パターンが形成されていない部位をいう。
残膜の除去は、選択した転写材料に応じて適宜適した除去方法を用いて良い。例えば、転写材料として、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いた場合、Ｏ２ＲＩＥ法を用いて除去してもよい。
また、Ｏ２ＲＩＥの条件は、用いたレジスト／基板に応じて、適宜調節して良い。
【００３４】
以上より、本発明により製造されたインプリントモールドの樹脂パターンを製造することができる。
【００３５】
＜エッチングを行う工程＞
さらに、インプリント法により形成された樹脂パターンを有するレジストパターンをマスクとして基板にエッチングを行うことにより、凹凸反転したインプリントモールドの複製版を製造することができる。
エッチングとしては、適宜公知の方法により行って良い。例えば、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを行っても良い。
また、エッチングの条件は、用いたレジスト／基板に応じて、適宜調節して良い。
【実施例】
【００３６】
＜実施例１＞
まず、基板２１上に導電層２２が形成された積層基板上にレジスト材料２３を１００ｎｍ厚にコートした（図１（ａ））。
このとき、基板２１は石英基板であり、導電層２２はクロム膜であり、レジスト材料２３はポジ型電子線レジストである。
【００３７】
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料２３に対して電子線をドーズ１００μＣ／ｃｍ２で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行い、レジストパターン２４を形成した（図１（ｂ））。
このとき、リンス液には純水を用いた。
【００３８】
次に、レジストパターン２４をマスクとして、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって導電層２２のエッチングを行い、第１のパターンが形成された導電層２５を形成した（図１（ｃ））。
このとき、導電層２２であるクロム膜のエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗであった。
【００３９】
次に、第１のパターンが形成された導電層２５が形成された基板２１に残存したレジスト材料２４の剥離洗浄を行った（図１（ｄ））。
このとき、剥離洗浄としてＯ２アッシングを用いた。
【００４０】
次に、第１のパターンが形成された導電層２５が形成された基板２１上にレジスト材料２３を１００ｎｍ厚にて塗膜した（図１（ｅ））。
【００４１】
次に、電子線描画装置にて、レジスト材料２３に対して電子線をドーズ１００μＣ／ｃｍ２で照射した後、現像液を用いた現像処理、リンス、およびリンス液の乾燥を行い、レジストパターン２４を形成した（図１（ｆ））。
このとき、レジストパターン２４は、第１のパターンが形成された導電層２５が形成されるときに用いた第一のレジストパターンにおいて、第１のレジスト材料に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位２８内にパターン形成が行われている。
また、リンス液には純水を用いた。
【００４２】
次に、レジストパターン２４をマスクとしてＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって第１のパターンが形成された導電層２５のエッチングを行い、第２のパターンが形成された導電層２６を形成した（図２（ｇ））。
このとき、第１のパターンが形成された導電層２５であるクロム膜のエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗであった。
【００４３】
次に、第２のパターンが形成された導電層２６が形成された基板２１に残存したレジスト材料２４の剥離洗浄を行った（図１（ｈ））。
このとき、剥離洗浄としてＯ２アッシングを用いた。
【００４４】
次に、第２のパターンが形成された導電層２６をマスクとしてＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって基板２１のエッチングを行った（図１（ｉ））。
このとき、基板である石英基板のエッチング条件は、Ｃ４Ｆ８流量１０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０〜２５ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー５５０Ｗであった。
【００４５】
次に、第２のパターンが形成された導電層２６の剥離洗浄を行った（図２（ｊ））。
このとき、第２のパターンが形成された導電層２６の剥離洗浄にはウェットエッチングを用いた。
以上より、パターン形成体２７を作製することが出来た。
【００４６】
＜実施例２＞
実施例１で作製したパターン形成体２７をインプリントモールドとして用いて、凹凸パターンが反転した樹脂パターンを形成するインプリト法を行った。
【００４７】
まず、転写基板３１上に転写材料３２として光硬化性樹脂を１００ｎｍ厚に積層し、パターン形成体２７を対向して配置した（図２（ａ））。
このとき、微細なインプリントモールド２７のパターン面側には、離型剤としてフッ素系表面処理剤ＥＧＣ−１７２０（住友３Ｍ）をあらかじめコートした。
また、転写基板３１はシリコン基板であった。
【００４８】
次に、転写材料３２とパターン形成体２７を接触させ、パターン形成体２７側から露光光を照射し、転写材料３２を硬化させ、転写基板３１とパターン形成体２７とを遠ざけ、転写材料３２に残膜つき樹脂パターン３３を形成した（図２（ｂ））。
このとき、微細なインプリントモールド２７に荷重を１ＭＰａ加え、露光光であるＵＶ光の照射量は４００ｍＪ／ｃｍ２であった。
以上より、実施例１で作製したパターン形成体２７の凹凸反転した微細な樹脂パターン３３をインプリント法により形成することができた。
【００４９】
次に、Ｏ２プラズマアッシング（条件：Ｏ２流量５００ｓｃｃｍ、圧力３０Ｐａ、ＲＦパワー１０００Ｗ）によって残膜を除去し、樹脂パターン３４を形成した（図２（ｃ））。
【００５０】
次に、樹脂パターン３４をマスクとして、ＩＣＰドライエッチング装置を用いたドライエッチングによって転写基板３１のエッチングを行った（図２（ｄ））。
このとき、基板であるシリコン基板のエッチング条件は、ＳＦ６流量４０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量７５ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー３００Ｗであった。
以上より、実施例１で作製した微細なインプリントモールド２７の凹凸反転した微細な複製版３５を形成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のパターン形成方法は、半導体デバイス、光学素子、配線回路、データストレージメディア（ハードディスク、光学メディアなど）、医療用部材（分析検査用チップ、マイクロニードルなど）、バイオデバイス（バイオセンサ、細胞培養基板など）、精密検査機器用部材（検査プローブ、試料保持部材など）、ディスプレイパネル、パネル部材、エネルギーデバイス（太陽電池、燃料電池など）、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイスなどの製造方法において用いられる微細なパターン形成に有用に用いることが期待できる。
【符号の説明】
【００５２】
２１…基板
２２…導電層
２３…レジスト材料
２４…レジストパターン
２５…第１のパターンが形成された導電層
２６…第２のパターンが形成された導電層
２７…パターン形成体
２８…第１のレジスト材料に電子線が露光された部位同士に挟まれた位置に対応する部位
３１…転写基板
３２…転写材料
３３…残膜つき樹脂パターン
３４…樹脂パターン
３５…複製版
【図１】
2011066120.tif 000003
【図２】
2011066120.tif 000004