(57)【要約】【課題】帯電によるパターンの描画異常を抑制し、かつ多段の微細な３次元構造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】本発明のパターン形成方法は、段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成することを特徴とする。本発明の構成によれば、段差を埋める樹脂層は非水溶性かつ導電性を有するため、樹脂層は帯電防止層として働く。このため、荷電粒子線を用いてパターニングを行うとき、樹脂層上のレジストに描画異常が発生することを抑制することが出来る。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な３次元構造パターンのパターン形成方法において、
基板に段差を形成する工程と、
前記段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層の上に、荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして樹脂層および基板にエッチングを行う工程と、
を備えたこと
を特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成方法であって、
樹脂層は、ポリアセン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン、ＴＣＮＱからなる群から選ばれた少なくとも一つ以上の樹脂を含む樹脂層であること
を特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて製造されたインプリントモールド。
【請求項４】
請求項１または２のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて製造されたフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な３次元構造パターンのパターン形成方法、並びに該パターン形成方法を用いて製造されたインプリントモールド／フォトマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、金属、シリコンなどに特定の微細な３次元構造パターン（例えば、多段の階段状形状）を形成した構造物は、回折素子に代表される光学素子、配線回路、および、これらを製造するためのインプリントモールドなどとして使用される。
また、線幅の小さいパターンを解像するための位相シフトマスクとして用いられるレベンソン型フォトマスクでは、透明基材に段差形状のパターンを形成する。
近年、この様な用途が大きな広がりを見せており、また、より微細なパターンや、より段数の多い構造に対する要求が増加している。
【０００３】
また、半導体分野において、特定の微細な３次元構造パターンを形成したデュアルダマシン構造が提案されている。
通常のデュアルダマシン工程では、絶縁膜バリア層形成、Ｌｏｗ  ｋ膜形成、絶縁膜バリア層形成、Ｌｏｗ  ｋ膜形成、絶縁膜バリア層形成、レジストコート、露光、現像、エッチング、レジスト剥離、洗浄、下層コート、レジストコート、露光、エッチング、レジスト剥離などの多数の工程が必要である。
【０００４】
例えば、デュアルダマシン構造の形成方法として、１層目段差をＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ）などをコーティングすることにより段差をなくしてから、再度パターン形成を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、デュアルダマシン構造の形成に対して、３段構造のモールドを使ったナノインプリント技術を用いることによって、必要な工程数を１／３近くに削減できるという報告があることから、多段構造のインプリントモールドに対する要望が高まっている（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、上述した階段状構造を製造する方法として、荷電粒子線リソグラフィを用いて階段状構造を形成する方法が知られている。
【０００７】
例えば、電子線リソグラフィでの電子ビームドーズ量を制御することで、レジストを階段状に形成する方法が提案されている（非特許文献２参照）。
【０００８】
例えば、ＳＯＧ層等に電子ビームの加速電圧を変化させて照射し、この照射部をエッチング除去することで、階段状構造を一括で作成する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
また、荷電粒子線リソグラフィでは、帯電によりパターンの描画異常が発生することが知られている。このため、各種の帯電防止技術が提案されている。
【００１０】
例えば、レジスト膜の下に非水溶性かつ導電性を有する帯電防止層を形成することが提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０３８２４号公報
【特許文献２】特表２００５−５３９３９３号公報
【特許文献３】特開２００６−０３２２４８号公報
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ．，  ｖｏｌ．５９９２，  ｐｐ．７８６−７９４  （２００５）
【非特許文献２】Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ｖｏｌ．３９，  ｐｐ．６８３１−６８３５  （２０００）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
荷電粒子線を用いてパターンを形成する方法では、帯電によるパターンの描画異常の発生を抑制することが望まれている。
【００１２】
また、１層目段差を埋めるために、ＢＡＲＣをコーティングする場合、再度パターン形成を行う時、新たに帯電防止層を形成する必要があるため、ＢＡＲＣ、レジスト、帯電防止層の３層のコーティングが必要となり、プロセスが複雑化し、制御が難しくなる。このため、製造コストの増大を招きやすいという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、帯電によるパターンの描画異常を抑制し、かつ多段の微細な３次元構造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】
【００１４】
請求項１に記載の本発明は、微細な３次元構造パターンのパターン形成方法において、基板に段差を形成する工程と、前記段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層の上に、荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして樹脂層および基板にエッチングを行う工程と、を備えたことを特徴とするパターン形成方法である。
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のパターン形成方法であって、樹脂層は、ポリアセン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン、ＴＣＮＱからなる群から選ばれた少なくとも一つ以上の樹脂を含む樹脂層であることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１６】
請求項３に記載の本発明は、請求項１から２のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて製造されたインプリントモールドである。
【００１７】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から２のいずれかに記載のパターン形成方法を用いて製造されたフォトマスクである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のパターン形成方法は、段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成することを特徴とする。
本発明の構成によれば、段差を埋める樹脂層は非水溶性かつ導電性を有するため、樹脂層は帯電防止層として働く。
このため、荷電粒子線を用いて樹脂層上のレジストをパターニングするとき、樹脂層上のレジストに描画異常が発生することを抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のパターン形成方法は、
基板に段差を形成する工程と、
前記段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層の上に、荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして樹脂層および基板にエッチングを行う工程と、を備える。
【００２０】
以下、典型的な３次元構造パターンのパターン形成方法の一例を示す。
まず、レジストをコートした基板に１層目のパターニングを行う（図１（ａ））。
次に、レジストパターンをマスクにＣｒ膜をエッチングする（図１（ｂ）、（ｃ））。
次に、Ｃｒ膜をマスクにＱｚをエッチングする（図１（ｅ）、（ｄ））。
次に、洗浄し、１層目の３次元構造パターンの上から２層目のパターニングを行い、エッチング、洗浄を行う。
【００２１】
このとき、２層目段差のパターニングの際に、レジストの厚さが１層目段差と同じかそれ以下だとＣｒ上のレジストが薄くなってしまい、所望するレジストパターンを得ることが困難である（図２）。
また、１層目段差を埋めるようにレジストを厚くした場合（図３（ａ））、レジストパターン倒れが発生し、解像性低下を引き起こしてしまう（図３（ｂ））。
また、１層目段差形成時に導電性を持つＣｒをエッチングしているため、基板上に導通がとれない部分が形成されており、２層目段差の電子線描画時に帯電して描画異常を起こしてしまう。
【００２２】
本発明のパターン形成方法は、上述のような場合にも好適に用いることが出来る。
本発明のパターン形成方法は、段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成することを特徴とする。本発明の構成によれば、段差を埋める樹脂層は非水溶性かつ導電性を有するため、樹脂層は帯電防止層として働く。このため、樹脂層の上にレジストを形成した場合、荷電粒子線を用いてパターニングを行う際に描画異常を抑制することが出来る。
【００２３】
以下、本発明のパターン形成方法について説明を行う。
【００２４】
＜基板に段差を形成する工程＞
まず、基板に１層目の段差を形成する。
【００２５】
このとき、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。
【００２６】
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出来る。
【００２７】
また、基板に段差を形成する方法としては、所望するパターンを形成することの出来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。
【００２８】
＜樹脂層を形成する工程＞
次に、段差を有する基板上に、導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層を形成する。
【００２９】
樹脂層に用いる樹脂は、導電性を有すること（例えば、具体的には、導電率σ＝１［Ｓ／ｃｍ］以上の導電性を有すること）、レジストの現像液やリンス液（水）に溶解しないこと、ドライエッチングにより加工が出来ること、工程後に剥離が出来ること、などの特性が求められる。
【００３０】
上述した特性を有する樹脂としては、例えば、ポリアセン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン、ＴＣＮＱ（７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン）などが挙げられる。
【００３１】
また、樹脂層に用いる樹脂は、上述した特性を有する樹脂のみならず、更に、別種の高分子材料をブレンド、または重合した樹脂であっても良い。
例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリスチレン、ノボラック樹脂などの高分子材料を、更に、ブレンド、または重合した樹脂であっても良い。特に、ポリアセチレン、ポリアニリンは導電性を有するため、ブレンド、または重合する樹脂として好ましい。
【００３２】
樹脂層の形成方法としては、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。
【００３３】
無機材料の帯電防止層では、成膜にスパッタやＣＶＤなどの装置が必要であり、ドライエッチングによる加工が難しく、剥離も困難であるものが多いため、本発明のように、導電性を有する非水溶性の樹脂を用いることには利点が多い。
【００３４】
＜樹脂層の上にレジストパターンを形成する工程＞
次に、樹脂層の上に、荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する。
【００３５】
荷電粒子線を用いてレジストパターンを形成する方法は適宜公知の方法を用いれば良い。
【００３６】
本発明のパターン形成方法では、樹脂層は導電性を有する非水溶性の樹脂からなる樹脂層である。このため、樹脂層は帯電防止層として働き、荷電粒子線を用いてパターニングを行うとき、樹脂層上のレジストに描画異常が発生することを抑制することが出来る。
【００３７】
また、段差の部分を樹脂層で埋めることにより、レジストパターンの形成位置を平坦化しているため、レジストが薄くなってしまい、所望するレジストパターンを得ることが困難（図２）である問題を解消することが出来る。
また、樹脂層の上に形成するレジストパターンは用いるレジストに適切な厚みで形成することが出来るため、レジストパターン倒れの発生（図３（ｂ）を抑制することが出来る。
【００３８】
＜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樹脂層および基板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。エッチングの条件は、用いた樹脂層／基板／レジストに応じて、適宜調節すれば良い。
【００３９】
以上より、本発明のパターン形成方法を実施することが出来る。
本発明のパターン形成方法によれば、帯電によるパターンの描画異常を抑制し、かつ多段の微細な３次元構造パターンを形成するにあたって、従来の方法よりも工程を減することが可能となる。また、本発明のパターン形成方法は、２段の３次元構造パターンのみならず、より多段の３次元構造パターンを形成する場合にも活用することが出来る。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明のパターン形成方法について、具体的に図１、図４を用いて、光インプリントモールドを作成する場合の一例を挙げながら説明を行う。当然のことながら、本発明のパターン形成方法は下記実施例に限定されるものではない。
【００４１】
まず、光インプリントモールドの元となる基板として、Ｃｒ遮光膜付き６インチＱｚ基板を準備し、この基板に電子線用ポジ型化学増幅レジスト（ＦＥＰ１７１／富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ）を３００ｎｍ厚コートし、電子線描画装置にて配線層パターンを描画した（図１（ａ））。
本実施例では、ポジ型化学増幅レジストを用いたが、所望するパターン／用いる微細加工技術に応じて、ポジ型のレジスト、ネガ型のレジスト、非化学増幅レジストなどを適宜選択して良い。
【００４２】
次に、アルカリ現像液（テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、２．３８％）によりレジストパターンを形成した。
このとき、露光条件は、描画時のドーズ量を８μＣ／ｃｍ２、現像時間は６０秒であった。
【００４３】
次に、現像後の上記モールドを、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遮光膜であるＣｒ膜のエッチングを行った（（図１（ｂ）、図１（ｃ））。
このとき、Ｃｒのエッチングの条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力１５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗであった。
【００４４】
次に、ＣｒをマスクにしてＱｚのドライエッチングにより配線層パターンを作成した（図１（ｄ））。
このとき、Ｑｚのエッチング条件はＣＦ４流量２０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー５００Ｗであった。また、深さ３００ｎｍまでＱｚのドライエッチングを行った。
【００４５】
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）によってレジストを剥離した（図１（ｅ））。
以上より、１層目段差を形成することが出来た。
【００４６】
次に、粘度６ｃｐの導電性の樹脂（ポリパラフェニレン）を回転数１５００ｒｐｍにてスピンコートし、樹脂層を形成し、この樹脂層の上にネガ型化学増幅レジストを膜厚２００ｎｍで塗布した。
【００４７】
次に、樹脂層上のレジストに対し、電子線描画装置にてパターンの描画を行い、アルカリ現像液（テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、２．３８％）によりレジストパターンを形成した（図４（ａ））。
このとき、露光条件は、描画時のドーズを９μＣ／ｃｍ２、現像時間を６０秒とした。
【００４８】
次に、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り、樹脂層のエッチングを行った（図４（ｂ））。
このとき、エッチングの条件は、Ｏ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力１５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗとした。
【００４９】
次に、上記で残った樹脂層のパターンをマスクとして、Ｃｒのドライエッチングを行った（図４（ｃ））。
このとき、Ｃｒのエッチング条件は、Ｃｌ２流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量８０ｓｃｃｍ、圧力１５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー３０Ｗとした。
【００５０】
次に、Ｃｒをマスクとし、Ｑｚのドライエッチングにより２層目段差を作成した（図４（ｄ））。
このとき、Ｑｚのエッチング条件はＣＦ４流量２０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量１０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、圧力１０ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー３００Ｗ、ＲＩＥパワー５００Ｗとした。また、深さ３００ｎｍまでＱｚのドライエッチングを行った。
【００５１】
次に、Ｃｌ２によって残存したＣｒ膜を剥離した（図４（ｅ））。
【００５２】
以上より、本発明のパターン形成方法を用いて光インプリント用のインプリントモールドを製造することが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のパターン形成方法は、微細なパターンを形成することが求められる広範な分野に利用することが期待される。例えば、インプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子、配線回路（デュアルダマシン構造の配線回路など）、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイ（拡散板、導光板など）、などの製造工程において好適に利用することが期待出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のパターン形成方法の実施の一例を示す図である。
【図２】従来のパターン形成方法における問題点を示す図である。
【図３】従来のパターン形成方法における問題点を示す図である。
【図４】本発明のパターン形成方法の実施の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…電子線用レジスト
２…Ｃｒ遮光膜
３…６インチＱｚブランクス
４…電子線による露光
５…露光により形成されたレジストパターン
６…Ｃｒエッチングガス
７…エッチングにより形成されたＣｒパターン
８…Ｑｚエッチングガス
９…Ｑｚパターンが形成された基板
１０…電子線用レジスト
１１…電子線用レジスト
１２…電子線による露光
１３…露光により形成されたレジストパターンが倒れている状態
１４…樹脂層
１５…露光により形成されたレジストパターン
１６…樹脂層のエッチングガス
１７…エッチングにより形成された樹脂層パターン
１８…Ｃｒエッチングガス
１９…エッチングにより形成されたＣｒパターン
２０…Ｑｚエッチングガス
２１…インプリントモールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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