(57)【要約】【課題】高解像度のナノインプリンティング原版の製造方法を提供する。【解決手段】露光、現像したポジ型電子ビームレジストのネガ型特徴を、ナノインプリンティング原版のパターン化窒化ケイ素層におけるポジ型特徴に反転する。第一の耐酸化マスク層６０４を使用して、窒化ケイ素層１０４に堆積させたＤＬＣ層６０２をパターニングする。ＤＬＣ層６０２のパターニング後、ＤＬＣ層のネガ型特徴を堆積金属で充填し、残ったＤＬＣ層を除去した後、第二マスク１００２が生成される。第二マスク層を使用して、窒化ケイ素層をエッチングし、ナノインプリンティング原版が完成する。【選択図】図１５
2007313897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ケイ素からなる表面を有する基板を設けるステップと、
前記基板の前記表面にＤＬＣ層を形成するステップと、
前記ＤＬＣ層上に、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、これらの合金、およびポリシリコンにより基本的に構成される群から選択される材料により第一マスク層を形成するステップと、
前記第一マスク層をパターニングしてパターン化第一マスクを生成するステップと、
前記ＤＬＣ層をエッチングすることにより、前記パターン化第一マスクのパターンを前記ＤＬＣ層に転写してパターン化ＤＬＣマスクを生成するステップと、
前記パターン化ＤＬＣマスクと前記パターン化第一マスクを覆って第二マスク層を堆積するステップと、
最初に前記パターン化第一マスクを除去し、次に前記パターン化ＤＬＣマスクを除去することにより前記第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップと、
前記第二パターン化マスクをパターン画定テンプレートとして使用して、前記基板の前記表面をエッチングすることにより、前記パターンを反転させるステップとを含むことを特徴とするインプリンティング原版の製造方法。
【請求項２】
前記パターン化第一マスクを生成するステップは、
前記第一マスク層にポジ型電子ビームレジスト層を形成するステップと、
前記パターンを前記ポジ型電子ビームレジスト層に作成することにより、パターン化レジストマスクを生成するステップと、
前記パターン化レジストマスクを使用して前記第一マスク層をエッチングし、前記パターンを前記第一マスク層に転写するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一マスク層をイオンミリングを使用してエッチングすることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記パターン化レジストマスクは、前記ＤＬＣ層のエッチング中に除去されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記パターン化レジストマスクは、前記ＤＬＣ層のエッチングに先立って除去されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ＤＬＣ層を、酸化ガス環境においてエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記パターン化ＤＬＣマスクは前記ＤＬＣ層をエッチングすることにより生成されるネガ型特徴を有し、前記第二マスク層は前記ネガ型特徴の少なくとも一部を充填することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップは、
平坦化により前記パターン化第一マスクを除去するステップと、
次に、酸化ガス環境におけるエッチングによって前記パターン化ＤＬＣマスクを除去するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パターン化第一マスクは、ＣＭＰによって除去されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二マスク層は、銅、銀、ニッケル、金、パラジウム、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、およびこれらの合金からなる群から選択される金属により構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第二マスク層は、銅またはニッケルにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第二マスク層は、電気めっきにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
窒化ケイ素からなる表面を有する基板を設けるステップと、
前記基板の前記表面にＤＬＣ層を形成するステップと、
前記ＤＬＣ層上に、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、これらの合金、およびポリシリコンにより基本的に構成される群から選択される材料により第一マスク層を形成するステップと、
前記第一マスク層にポジ型電子ビームレジスト層を形成するステップと、
パターンを前記ポジ型電子ビームレジスト層に作成することにより、パターン化レジストマスクを生成するステップと、
前記パターン化レジストマスクを使用して前記第一マスク層をエッチングすることにより、パターン化第一マスクを生成し、前記パターンを前記第一マスク層に転写するステップと、
前記ＤＬＣ層をエッチングすることにより、パターンを前記パターン化第一マスクからＤＬＣ層に転写してパターン化ＤＬＣマスクを生成するステップと、
前記パターン化ＤＬＣマスクと前記パターン化第一マスクを覆って第二マスク層を堆積するステップと、
最初に前記パターン化第一マスクを除去し、次に前記パターン化ＤＬＣマスクを除去することにより前記第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップと、
前記第二パターン化マスクをパターン画定テンプレートとして使用して、前記基板の前記表面をエッチングすることにより、前記パターンを反転させるステップとを含むことを特徴とするインプリンティング原版の製造方法。
【請求項１４】
前記第一マスク層をイオンミリングを使用してエッチングすることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記パターン化レジストマスクは、前記ＤＬＣ層のエッチング中に除去されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記パターン化レジストマスクは、前記ＤＬＣ層のエッチングに先立って除去されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＤＬＣ層を、酸化ガス環境においてエッチングすることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記パターン化ＤＬＣマスクは前記ＤＬＣ層をエッチングすることにより生成されるネガ型特徴を有し、前記第二マスク層は前記ネガ型特徴の少なくとも一部を充填することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップは、
前記平坦化により前記パターン化第一マスクを除去するステップと、
次に、酸化ガス環境におけるエッチングによって前記パターン化ＤＬＣマスクを除去するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記パターン化第一マスクは、ＣＭＰによって除去されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第二マスク層は、銅、銀、ニッケル、金、パラジウム、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、およびこれらの合金からなる群から選択される金属により構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記第二マスク層は、銅またはニッケルにより構成されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記第二マスク層は、電気めっきにより形成されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
窒化ケイ素からなる表面を有する基板を設けるステップと、
前記基板の前記表面にＤＬＣ層を形成するステップと、
前記ＤＬＣ層上に、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、これらの合金、およびポリシリコンからなる群から選択される材料により第一マスク層を形成するステップと、
前記第一マスク層をパターニングしてパターン化第一マスクを生成するステップと、
前記ＤＬＣ層をエッチングすることにより、パターンを前記パターン化第一マスクから前記ＤＬＣ層に転写してパターン化ＤＬＣマスクを生成するステップと、
前記パターン化ＤＬＣマスクと前記パターン化第一マスクを覆って第二マスク層を堆積するステップと、
平坦化により前記パターン化第一マスクを除去するステップと、
前記パターン化ＤＬＣマスクを除去することによって前記第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップと、
前記第二パターン化マスクをパターン画定テンプレートとして使用して、前記基板の前記表面をエッチングすることにより前記パターンを反転させるステップとを含むことを特徴とするインプリンティング原版の製造方法。
【請求項２５】
パターン化第一マスクを生成するステップは、
前記第一マスク層にポジ型電子ビームレジスト層を形成するステップと、
前記パターンを前記ポジ型電子ビームレジスト層に作成することにより、パターン化レジストマスクを生成するステップと、
前記パターン化レジストマスクを使用して前記第一マスク層をエッチングし、前記パターンを前記第一マスク層に転写するステップとを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第一マスク層をイオンミリングを使用してエッチングすることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記パターン化レジストマスクは、前記ＤＬＣ層のエッチング中に除去されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記パターン化レジストマスクは、前記ＤＬＣ層のエッチングに先立って除去されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記ＤＬＣ層を、酸化ガス環境においてエッチングすることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記パターン化ＤＬＣマスクは前記ＤＬＣ層をエッチングすることにより生成されるネガ型特徴を有し、前記第二マスク層は前記ネガ型特徴の少なくとも一部を充填することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記パターン化第一マスクは、ＣＭＰによって除去されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記第二マスク層は、銅、銀、ニッケル、金、パラジウム、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムおよびこれらの合金からなる群から選択される金属により構成されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
前記第二マスク層は、銅、またはニッケルにより構成されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３４】
前記第二マスク層は、電気めっきにより形成されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノインプリンティング原版の形成に関する。さらに詳細には、高解像度、高アスペクト比のナノインプリンティング原版の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サブミクロンのパターンを物理的な接触によって別の媒体に転写するために使用されるナノインプリンティング原版の望ましい構成においては、基板表面の上に突出する特徴を有するパターンが設けられる。これらの特徴は一般的に、特徴の高さが特徴の幅より大きいので高アスペクト比を有し、最小特徴幅は５０ナノメートル以下である。一般的に、パターンをポリマー薄膜、または、硬化液に転写する際、被転写ポリマー媒体における印象がより深くなり、それに伴ってパターン精度が向上するので、高アスペクト比は有益である。サブミクロン特徴は、原版として繰り返してパターン転写に使用されるので、堅固に基板に付着しなければならない。原版をポリマー薄膜から引き寄せることで、原版における付着度の弱い特長を取り除く静摩擦力、または、液摩擦力が引き起こされる可能性がある。
【０００３】
以下、背景技術において開示される二種類のナノインプリンティング原版製造方法を説明する。一方の製造方法においては、減法処理が使用され、基板に堆積されたブランケット層から材料をエッチングすることで転写パターンが生成される。図１（ａ）〜（ｅ）（背景技術）は、減法処理を示す。図１（ａ）の基板１０２に堆積させたブランケット層１０４から処理が始まる。一般的に、層１０４にはＳｉＮＸが使用され、基板１０２にはシリコン基板が使用される。その後、ネガ型電子ビームフォトレジスト層１０６が、図１（ｂ）に示されるように、層１０４に塗布される。露光、現像により、図１（ｃ）に示されるように、パターン化層１０６’が生成される。しかしながら、現在のネガ型電子ビームレジストでは、約４０ナノメートル以下の幅Ｄ（参照番号１０８）を備える構造は生成不可能である。ＳｉＮＸ層１０４のエッチング後に残るパターン幅Ｄは、高度なパターン原版の要件である４０ナノメートル以下の構造としては大きすぎる。
【０００４】
背景技術におけるもう一方の製造方法は、図２（ａ）〜（ｃ）（背景技術）、図３（背景技術）、図４（背景技術）に示される加法処理である。この方法において、電子ビームレジスト２０２は直接、基板１０２に堆積され、露光、現像されて、パターン化層２０２’を形成する。このパターンは、所望の最終パターンのネガ型イメージである。その後、ＳｉＮＸ材料２０４が、図２（ｃ）に示されるように、電子ビームレジストパターン化層２０２’ を覆って堆積される。しかしながら、ＳｉＮＸ材料を狭い溝に堆積させることは困難であり、図３（背景技術）示されるように、溝の底において欠陥、および、空隙３０２が生じる可能性がある。平坦化（図２（ｄ）背景技術）、および、レジストの除去に続いて、完成原版が図２（ｅ）に示される。図４（背景技術）の概略的な詳細が示すところでは、この処理において、基板との界面における空隙、および、欠陥３０２により結果的に付着度の弱い構造２０４’となる可能性がある。
【０００５】
特許文献１では、レジスト材料のパターン化層をマスクとして利用して炭素含有基板をパターニングし、基板に悪影響を与えることなく基板からマスクを支障なく除去する方法が開示されている。該方法は、（ａ）炭素からなる表面を具備する基板を設けるステップと、（ｂ）薄い金属層を基板表面に形成するステップと、（ｃ）レジスト材料の層を薄い金属層に形成するステップと、（ｄ）レジスト材料の層をパターニングするステップと、（ｅ）レジスト材料のパターン化層をパターン画定マスクとして利用して基板をパターニングするステップと、（ｆ）薄い金属層を湿式剥離性層、または、プラズマエッチング／アッシングストップ層として利用してマスクを除去するステップとを備える。この開示において、薄い金属層は、レジスト層から炭素基板へのパターン転写を助長し、炭素基板の酸化に先立ちエッチングする必要がある。しかしながら、提案された好ましい金属アルミニウムを使用することで、パターンの完全性が崩れる可能性がある。なぜならば、アルミニウムは炭素基板酸素反応性イオンエッチングステップの間に酸化し、アルミニウムマスク層の開口寸法を変化させる可能性がある。例えば、室温で成長した２５から３０オングストロームの厚さを有する典型的な無加工の酸化アルミニウムにおいては、元のアルミニウムマスク開口寸法に対して５から６ナノメートルの誤差が生じる。４０または５０ナノメートル以下の寸法に対しては、この誤差は非常に大きく、高解像度原版の製造に適切ではない。同一の条件は、炭素基板酸素反応性イオンエッチングステップにおいて酸化する銅、および、ニッケルなどの他の推奨される金属層にも当てはまる。レジスト層は破損し易いので、基板酸化中にパターン転写を画定するのに役立たない。
【０００６】
そこで、基板に良好に付着し、４０ナノメートル以下の特徴を生成可能な高解像度、高アスペクト比のナノインプリンティング原版の形成方法が必要になる。
【０００７】
特許文献２では、一酸化炭素と窒素含有化合物の混合ガスのプラズマを利用して磁気材料に反応性イオンエッチングを施す方法が開示されている。該方法は、基板上に形成されるレジスト膜を有する磁気材料薄膜を備える多層膜が電子ビームに露光した後、現像され、レジスト膜上にパターンを形成するステップと、マスク材料を真空堆積するステップと、レジストを溶解してマスクを形成するステップと、マスクで覆われていない磁気材料薄膜の一部を、一酸化炭素と窒素含有化合物の混合ガスのプラズマを利用して反応性イオンエッチングによって除去し、磁気材料薄膜上にパターンを形成するステップを備え、微細加工された磁気材料薄膜を得る。
【０００８】
特許文献３では、半導体装置の製造方法が開示されており、該方法は、８０重量パーセント以上の芳香環炭素を含有するマスク材料を対象物に形成するステップと、マスク材料をエッチングして所望のパターンとなるようにマスク材料パターンを形成するステップと、対象物をエッチングしてマスク材料パターンをマスクとして対象物に転写するステップを備える。
【０００９】
特許文献４では、導電材料の層の上にダイヤモンド層を設けるステップを備える集積回路の製造方法が開示されている。キャップ層がダイヤモンド層の上に設けられ、パターニングしてキャップ特徴を形成する。ダイヤモンド層は、キャップ特徴に従ってパターニングされてマスクが形成され、導電材料層の少なくとも一部がマスクに従って除去される。
【００１０】
特許文献５では、超小型電子機器においてアルミニウム層をパターニングするためのカーボンハードマスクが開示されている。カーボンハードマスクは、反応性イオンエッチング処理中に炭素を放出するため、不動態化ガスとしてＣＨＦ３を使用する必要性がなくなる。ＲＩＥ処理後に残るカーボンハードマスクの一部は、別個のマスク除去ステップを必要とすることなく、続いておこなわれる剥離不動態化処理中に除去される。
【００１１】
特許文献６では、チタン、マグネシウム、アルミニウム、ゲルマニウム、白金、パラジウム、これらの要素の一つ以上を基本的に備える単一金属および合金、または、化合物からなるマスクを構成することによって高解像度、高精度の簡易なエッチングを可能にする方法が開示されている。チタン、マグネシウム、アルミニウム、ゲルマニウム、白金、パラジウム、または、これらの要素を基本的に備える合金または化合物は、ＣＯ−ＮＨ３気体プラズマにほとんど反応しないので、マスク材料として適している。特にチタン、その合金、または、基本的にチタンからなる化合物は最適である。これらの材料からなるマスクを使用することで、エッチング対象材料に不純物が再び堆積することなく、精度のよい、正確なエッチングが可能になる。エッチング対象材料としては、磁気材料パーマロイなどが好ましい。パターン形成にレジスト膜が使用される場合、各種の有機ポリマー膜が使用される。エッチングプラズマガスとしては、ＣＯと、ＮＨ３、アミンなどの窒素含有化合物の混合ガスが好ましい。
【００１２】
特許文献７では、微細パターン形成方法が開示されており、該方法は、対象基板上の第二レジスト膜の表面に形成されたパターン上にマスク材料を堆積し、第一レジスト膜と第二レジスト膜を除去して対象基板にマスク材料からなるドットパターンの配列を形成する処理を備える。この方法は、使用されるマスク材料が、構成要素として炭素原子の凝集体を有する微粒子を含有することを特徴とする。
【００１３】
特許文献８では、真空薄膜形成技術によって、所望の信号ピット深さ、または、ガイド溝深さに対応した厚さで、ガラス基板上に形成される、窒化ゲルマニウム、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化コバルト、窒化リン、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化ジルコニウムにより構成される群から選択される誘電体膜が開示されている。所望の信号ピット、または、ガイド溝のパターンを有するレジストパターンは、誘電体膜上に形成され、レジストパターンを介して露出した誘電体膜はエッチングにより除去され、その後、レジストパターンが除去される。
【００１４】
特許文献９では、レジスト膜が塗布形成される基板上に、エッチング層として形成される硬窒化炭素膜が開示されている。フォトレジスト膜をレーザー光放射に晒して現像を行った後、レジストパターンが硬炭素膜のエッチングに使用されるマスクとして形成される。表面に残るレジストを除去することによって、窒化ホウ素からなる表面保護膜を得る。エッチング層に関しては、アルミニウム薄膜、クロム薄膜、シリコン薄膜、これら酸化物の薄膜、または、基板自体を、硬炭素膜の代わりに使用することが可能である。よって、スタンパの耐久性が向上する。
【００１５】
特許文献１０の開示では、ガラスからなる基板上にフォトレジストによりパターンを形成し、その後、その上に蒸着によりＳｉ膜を形成する。剥離液でフォトレジストを除去して形成されるＳｉ膜を使用してパターニングした基板は、導入ガスとしてＣＨ４を使用してプラズマ重合され、０．５ミクロンのｉカーボン膜が形成される。その上に、金属膜をガラスに付着させる層として、約１０００オングストロームの厚さのクロムを蒸着堆積する。その後、約１ミクロンの厚さのニッケルを、金属膜に蒸着堆積してパターニングする。クロムは、良好なガラス付着性を有するので、ニッケル膜を基板表面に堆積する。ｉカーボン表面の、クロム、および、ニッケルの両方に対する付着度は弱いので、蒸着後に膜が徐々に剥れ、パターンが膜によって露出する表面のみに形成される。
【００１６】
【特許文献１】米国特許第６、７５３、１３０号明細書
【特許文献２】米国特許第６、３９１、２１６号明細書
【特許文献３】米国特許第６、５７６、５６２号明細書
【特許文献４】米国特許第６、６７３、６８４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４／０１８０５５１号明細書
【特許文献６】特開平１１−０９２９７１号公報
【特許文献７】特開２００３−１４０３５６号公報
【特許文献８】特許第１２０２３５３号公報
【特許文献９】特許第３２５２９３６号公報
【特許文献１０】特公昭６２−１６７８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記背景技術において説明したように、幅約５０ナノメートル以下の特徴を有するインプリンティング原版の製造において、現在のポジ型電子ビームレジストを利用して、減法処理で基板表面を直接エッチングすることは不可能である。本発明は、加法処理のパターン特徴付着の問題を有さない、現在利用可能なポジ型電子ビームレジストを利用して５０ナノメートル以下の最小特徴サイズを生成する、改善された減法処理を生成するための簡素で経済的な方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の目的は、インプリンティング原版の製造方法を提供することであり、該方法は、窒化ケイ素からなる表面を有する基板を設けるステップと、基板の表面にＤＬＣ層を形成するステップと、ＤＬＣ層上に第一マスク層を形成するステップとを備える。第一マスク層は、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、これらの合金、および、ポリシリコンにより基本的に構成される群から選択される。該方法は更に、第一マスク層をパターニングしてパターン化第一マスクを生成するステップと、ＤＬＣ層をエッチングすることにより、パターンをパターン化第一マスクからＤＬＣ層に転写してパターン化ＤＬＣマスクを生成するステップと、パターン化ＤＬＣマスクとパターン化第一マスクを覆って第二マスク層を堆積するステップと、最初にパターン化第一マスクを除去し、次にパターン化ＤＬＣマスクを除去することにより第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップとを備える。第二パターン化マスクをパターン画定テンプレートとして使用して、基板の表面をエッチングすることによりパターンを反転させる。
【００１９】
本発明の他の目的は、インプリンティング原版の製造方法を提供することであり、該方法は、窒化ケイ素からなる表面を有する基板を設けるステップと、基板の表面にＤＬＣ層を形成するステップと、ＤＬＣ層上に第一マスク層を形成するステップとを備える。第一マスク層は、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、これらの合金、および、ポリシリコンにより基本的に構成される群から選択される。該方法は更に、第一マスク層にポジ型電子ビームレジスト層を形成するステップと、パターンをポジ型電子ビームレジスト層に作成することにより、パターン化レジストマスクを生成するステップと、パターン化レジストマスクを使用して第一マスク層をエッチングすることによりパターン化第一マスクを生成し、パターンを第一マスク層に転写するステップとを備える。該方法は更に、ＤＬＣ層をエッチングすることにより、パターンをパターン化第一マスクからＤＬＣ層に転写してパターン化ＤＬＣマスクを生成するステップと、パターン化ＤＬＣマスクとパターン化第一マスクを覆って第二マスク層を堆積するステップと、最初にパターン化第一マスクを除去し、次にパターン化ＤＬＣマスクを除去することにより第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップとを備える。第二パターン化マスクをパターン画定テンプレートとして使用して、基板の表面をエッチングすることによりパターンを反転させる。
【００２０】
本発明の更に他の目的は、インプリンティング原版の製造方法を提供することであり、該方法は、窒化ケイ素からなる表面を有する基板を設けるステップと、基板の表面にＤＬＣ層を形成するステップと、ＤＬＣ層上に第一マスク層を形成するステップとを備える。第一マスク層は、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、これらの合金、および、ポリシリコンにより基本的に構成される群から選択される。該方法は更に、第一マスク層をパターニングすることによりパターン化第一マスクを生成するステップと、ＤＬＣ層をエッチングすることにより、パターンをパターン化第一マスクからＤＬＣ層に転写してパターン化ＤＬＣマスクを生成するステップと、パターン化ＤＬＣマスクとパターン化第一マスクを覆って第二マスク層を堆積するステップと、平坦化によりパターン化第一マスクを除去するステップと、パターン化ＤＬＣマスクを除去することによって第二マスク層から第二パターン化マスクを生成するステップとを備える。第二パターン化マスクをパターン画定テンプレートとして使用して、基板の表面をエッチングすることによりパターンを反転させる。
本発明は、以下の本発明の詳細な説明を考慮することにより理解が深まる。そのような詳細な説明においては、添付の図面が参照される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、加法処理のパターン特徴付着の問題を有さない、現在利用可能なポジ型電子ビームレジストを利用して５０ナノメートル以下の最小特徴サイズを生成する、改善された減法処理を生成するための簡素で経済的な方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図５は、本発明の実施形態に係る、基板１０２上に堆積させたＳｉＮＸ層１０４の部分断面図５００である。このステップは、本プロセスにおける第一ステップである。基板１０２は、ＳｉＮＸ層１０４と互換性のある、当業者に周知である扱い易い硬質材料とすることが可能であるが、シリコンが好ましい。バルクＳｉＮＸを用いてもよいが、その場合には、ＳｉＮＸ層１０４は不要である。本発明において、ＳｉＮＸ堆積は、サブミクロンパターン形成に望ましい温度より高い、基板１０２に対する付着最適条件で有利に実施することが可能である。ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）層６０２は、当業者に周知の方法に従ってＳｉＮＸ層１０４の露出表面上に堆積される。ＤＬＣ層６０２の堆積後、第一マスク層６０４がＤＬＣ層６０２を覆って堆積される。
【００２３】
図６は、本発明の実施形態に係る、ＳｉＮＸ層１０４に堆積させたＤＬＣ層６０２、および、第一マスク層６０４の部分断面図６００である。第一マスク層６０４を利用して、次に塗布されるポジ型電子ビームレジスト層（図７参照）からＤＬＣ層６０２へパターン転写が行われる。ＤＬＣ層のエッチングは、高酸化の化学的環境において行われるので、第一マスク層６０４は耐酸化材料で構成されなければならない。このことは、最終ナノインプリンティング原版のナノメートルサイズ寸法のパターンを忠実に維持するのに必要である。１０または２０オングストロームの薄い酸化層により、４０ナノメートル以下の開口をパターニングする際に大きな誤差が生じる。第一マスク層に適する材料は、金、パラジウム、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、それらの合金などの貴金属、ゲルマニウム、および、ポリシリコンにより構成される群から選択してよい。好ましくは貴金属が使用され、最も好ましくは金が使用される。これら材料の堆積は当業者に周知であり、化学気相堆積、スパッタリング、蒸着などの方法が含まれる。第一マスク層の厚さは、一般的に１０から２００ナノメートルである。第一マスク層６０４の堆積後、ポジ型電子ビームレジスト層７０２が塗布される。
【００２４】
図７は、本発明の実施形態に係る、電子ビームレジスト層７０２の堆積、画像化、現像後の部分断面図７００である。以下の説明において、「ネガ型」特徴は、「溝」、すなわち、マスク層の切り取り領域を意味し、「ポジ型」特徴は、固形化領域、すなわち、マスク層にパターンエッチングを施した後に残る領域を意味する。電子ビームレジスト層７０２のネガ型特徴は、最終ナノインプリンティングマスク（図１４参照）の層１０４において最終的にポジ型特徴に反転する。ポジ型電子ビームレジストの堆積、露光、現像は当業者に周知である。本発明において、必要な解像度（＜４０ナノメートル）を生成可能なポジ型電子ビームレジストを有利に使用できる。
【００２５】
図８は、本発明の実施形態に係る、第一マスク層６０４のエッチング後の部分断面図８００である。電子ビームレジスト層のネガ型特徴は、第一マスク層６０４をエッチングすることによりパターン化第一マスク層６０４’に転写される。金、パラジウムなどの貴金属により構成させる層６０４に対して、イオンミリングを使用してパターン転写を行う。ゲルマニウム、または、ポリシリコンなどの材料については、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、または、イオンミリング処理を行うことが可能である。イオンミリング処理、および、ＲＩＥ処理の処理条件および処理方法は、当業者に周知である。ＤＬＣ層は、層６０４をエッチングする際に使用されるイオンミリング処理、および、ＲＩＥ処理に高耐性を有するので、エッチング処理は一般的にＤＬＣ層６０２と層６０４の界面でストップする。
【００２６】
図９は、本発明の実施形態に係る、ＤＬＣ層６０２のエッチング後の部分断面図９００である。パターン化第一マスク層６０４’のネガ型特徴は、ＤＬＣ層６０２をエッチングすることによりパターン化ＤＬＣ層６０２’に転写される。ＤＬＣ層のエッチングは、当業者に周知の条件に従ってプラズマ酸化エッチングにおいて行われる。これらの条件では、一般的にレジスト層７０２を破損させないまでも傷つけてしまうので、酸化エッチング中にパターンを正確にＤＬＣ層に転写するためには第一マスク層６０４’に依存しなければならない。本発明において、ＤＬＣ層のエッチング中における上述した好ましい材料の酸化はごく僅かであるので、パターン化電子ビームレジスト層７０２のパターンを有利に忠実に維持する。レジスト層７０２の除去は、ＤＬＣ層の酸化エッチング前、酸化エッチング中、または、酸化エッチング後に行われてもよい。別個の剥離ステップが省かれる可能性があるので、レジスト層の除去は酸化エッチング中に行われることが好ましい。しかしながら、酸化エッチング条件で完全にレジストを除去できない場合、レジストからの崩壊堆積物がＤＬＣ層の正確なエッチングを妨げないように、酸化エッチングの前にレジストを除去するのが好ましい。酸化エッチング前のレジスト層の除去により、ＤＬＣ層のエッチング中に形成されるチャネル深さが（レジスト層の厚さ分）低減され、パターン転写速度および精度を改善する。
【００２７】
図１０は、本発明の実施形態に係る、第二マスク層１００２の堆積後の部分断面図１０００である。第二マスク層１００２は、一般的に、銅、銀、ニッケル、金、パラジウム、白金、イリジウム、ルテニウム、および、これらの合金により構成される群から選択される金属により構成される。好ましくは、銅、または、ニッケルが使用される。第二マスク層を構成する金属は、蒸着（蒸発、ＣＶＤ、または、スパッタリング）、または、電気めっきによって堆積させてもよい。電気めっきは、当業者に周知であるような蒸着による導電性シード層の堆積を必要とする。堆積は、少なくともＤＬＣ層６０２’のネガ型特徴を充填できる程度まで行われる。第一マスク層６０４’内のネガ型特徴の充填は必要ではない。第二マスク層１００２の堆積後、層１００２の一部、および、パターン化層６０４’は、平坦化により除去する。平坦化ステップを設けることにより、第二マスク層１００２の堆積前の第一マスク層６０４’を除去する別個のステップの必要性がなくなる。
【００２８】
図１１は、本発明の実施形態に係る、第一、および、第二マスク層の平坦化後の部分断面図１１００である。平坦化は、ＣＭＰ（化学機械平坦化）処理によって行われ、その処理においてＤＬＣ層６０２’の上面（層６０２’と ６０４’の界面）は、ＤＬＣ材料が層６０４’と１００２の軟質材料に比べて硬質であるので、平坦化処理をストップさせるものとして機能する。平坦化処理により、層６０４’が除去され、ＤＬＣ層６０２’の最上面が露出し、プラズマ酸素反応性イオンエッチングステップにより続いて行われるＤＬＣ層６０２’の除去が可能になる。パターン化第二マスク層１００２’に残る材料は、酸化処理において除去されない。
【００２９】
図１２は、本発明の実施形態に係る、ＤＬＣマスク層６０２’の除去後の部分断面図１２００である。ＤＬＣ材料の酸素反応性イオンエッチングの後に、パターン化第二マスク層１００２’はＳｉＮＸ層１０４の表面に残る。マスク層１００２’のポジ型特徴は、電子ビームレジスト層７０２のネガ型特徴を正確に反映し、パターン反転を完了する。パターンは、直接エッチングすることによりＳiＮＸ層１０４に転写される。
【００３０】
図１３は、本発明の実施形態に係る、ＳｉＮＸ層１０４のエッチング後の部分断面図１３００である。エッチングは、当業者に周知である、ＣＨＦ３、ＣＦ４、または、他のフッ素を基にしたガスを利用するＲＩＥ処理にて行われる。マスク層１００２’を構成する材料は、ＲＩＥエッチング処理において除去されず、エッチング中にパターンを忠実に維持するよう機能を果たす。
【００３１】
図１４は、本発明の実施形態に係る、パターン化第二マスク層１００２’の除去後の完成したナノインプリンティングマスクの部分断面図１４００である。この層１００２’は、一般的に湿式化学エッチングによって除去される。例えば、金、および、他の貴金属は、王水（塩酸と硝酸の混合液）によって除去可能である。銅、および、ニッケルは、硝酸、または、他の一般的な試薬によって除去可能である。
【００３２】
図１５は、本発明の実施形態に係る、ナノインプリンティング原版を形成するための堆積処理のフローチャート（１５００）である。図５に対応する第一ステップ１５０２において、ブランケットＳｉＮＸ層が適切な基板に堆積される。ＳｉＮＸ基板を使用する場合、このステップは任意である。図６に対応するステップ１５０４において、ＤＬＣのブランケット層が露出したＳｉＮＸ層に堆積される。図６に対応するステップ１５０６において、第一マスク層がＤＬＣ層に堆積される。図７に対応するステップ１５０８において、ポジ型電子ビームレジストが第一マスク層に堆積され、露光、現像される。図８に対応するステップ１５１０において、第一マスク層に対してイオンミル、または、反応性イオンエッチングが施され、電子ビームレジストのネガ型特徴がパターン化第一マスク層に転写される。図９に対応するステップ１５１２において、ＤＬＣ層が酸素反応性イオンエッチングによってエッチングされ、パターン化第一マスク層のネガ型特徴がパターン化ＤＬＣ層に転写される。図１０に対応するステップ１５１４において、第二マスク層はパターン化ＤＬＣ層、および、パターン化第一マスク層の露出表面を覆って堆積される。図１１に対応するステップ１５１８において、パターン化第一マスク層、および、第二マスク層の一部分は、平坦化により除去され、パターン化ＤＬＣ層の上面が露出する。図１２に対応するステップ１５２０において、パターン化ＤＬＣ層は酸化エッチングによって除去され、パターン化第二マスク層が窒化ケイ素上層に残る。図１３に対応するステップ１５２２において、窒化ケイ素層がエッチングされる。図１４に対応するステップ１５２４において、パターン化第二マスク層が除去され、本発明の高解像度ナノインプリンティング原版が生成される。
【００３３】
本発明は、本明細書に記載した上記実施例に限定されない。本発明の範囲はむしろ、添付の請求項、および、それらの均等物とともに、上記記載によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ナノインプリンティング原版を製造するための減法処理工程を示す部分断面図である。
【図２】ナノインプリンティング原版を製造するための加法処理工程を示す部分断面図である。
【図３】図２（ｃ）の詳細図である。
【図４】図２（ｅ）の詳細図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、基板上に堆積させたＳｉＮＸ層の部分断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る、ＳｉＮＸ層に堆積させたＤＬＣ層、および、第一マスク層の部分断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る、電子ビームレジスト層の堆積、画像化、現像後の部分断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る、第一マスク層のエッチング後の部分断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、ＤＬＣ層のエッチング後の部分断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、第二マスク層の堆積後の部分断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る、第一および第二マスク層の平坦化後の部分断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る、ＤＬＣマスク層の除去後の部分断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る、ＳｉＮＸ層のエッチング後の部分断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る、第二マスク層の除去後の完成したナノインプリンティングマスクの部分断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る、ナノインプリンティング原版を形成するための堆積処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１０２…基板、
１０４…ＳｉＮＸ層、
６０２…ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）層、
６０２’…パターン化ＤＬＣ層、
６０４…第一マスク層、
６０４’…パターン化第一マスク層、
７０２…電子ビームレジスト層、
１００２…第二マスク層、
１００２’…パターン化第二マスク層、
１０４０’…ナノインプリンティングマスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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