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JP2019054235A - Pattern formation method and method for manufacturing imprint mold by use thereof, and imprint molds to be used therefor - Google Patents

Pattern formation method and method for manufacturing imprint mold by use thereof, and imprint molds to be used therefor Download PDF

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JP2019054235A
JP2019054235A JP2018150155A JP2018150155A JP2019054235A JP 2019054235 A JP2019054235 A JP 2019054235A JP 2018150155 A JP2018150155 A JP 2018150155A JP 2018150155 A JP2018150155 A JP 2018150155A JP 2019054235 A JP2019054235 A JP 2019054235A
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JP
Japan
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pattern
core material
imprint mold
convex portion
workpiece
Prior art date
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Pending
Application number
JP2018150155A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
武士 坂本
Takeshi Sakamoto
坂本  武士
貴昭 平加
Takaaki Hiraka
貴昭 平加
佑介 河野
Yusuke Kono
佑介 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide: a pattern formation method for forming plural kinds of patterns different in pattern density and dimension with high precision and yield; and a method for manufacturing an imprint mold by use of the pattern formation method.SOLUTION: A pattern formation method comprises the steps of: forming, on one face of a workpiece 11, a core material pattern 21 having a low-convex part 22 for first fine pattern formation, which has a pitch double the pitch of a first fine pattern, and a high-convex part 24 for forming a second fine pattern larger, in dimension, than the first fine pattern; forming a side wall material film 41 so as to cover the core material pattern 21; subsequently, etching the side wall material film 41 and the core material pattern 21 to form a side wall pattern 45 on the remaining core material pattern 21; subsequently, removing the low-convex part 22 so that the high-convex part 24 of the core material pattern 21 is left; and etching the workpiece 11 while using the side wall pattern 45 and the remaining high-convex part 24 as an etching mask, thereby forming first and second fine patterns.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを同時形成するパターン形成方法、これを用いたインプリントモールドの製造方法と、それに用いるインプリントモールドに関する。   The present invention relates to a pattern forming method for simultaneously forming a plurality of types of patterns having different pattern densities and dimensions, an imprint mold manufacturing method using the same, and an imprint mold used therefor.

例えば、半導体装置においては、高速動作、低消費電力動作の要請からパターンの一層の微細化が求められており、近年では、より解像度を向上させる技術として、位相シフトマスクを用いたフォトリソグラフィーによって、超LSI等の微細なパターンを製造している。しかし、更なる微細化に対応するためには、露光波長の問題などからフォトリソグラフィーのみによる方式の限界が指摘されている。
このような問題を解消するものとして、上記のフォトリソグラフィー法を用いて形成した芯材パターンを被覆するようにパターン形成用膜を形成し、このパターン形成用膜をエッチングして芯材パターンの側壁にパターン構造体を形成し、その後、芯材パターンを除去してパターン構造体を残し、このパターン構造体をエッチングマスクとして使用する、いわゆる側壁プロセスを用いた方法が提案されている(特許文献1)。
また、半導体装置では、配線パターン等が高密度で形成された領域と、周辺回路領域のようにパターン密度の低い領域とが存在する場合があり、このようにパターン密度が異なる微細パターンを、側壁プロセスを用いて形成する方法が提案されている(特許文献2)。
また、近年、フォトリソグラフィー技術に替わる微細なパターン形成技術として、インプリント方法を用いたパターン形成技術が注目されている。インプリント方法は、微細な凹凸構造を備えた型部材(モールド)を用い、凹凸構造を被成型物に転写することで微細構造を等倍転写するパターン形成技術であり、半導体装置に限らず、種々の分野への応用が進められている。
For example, in a semiconductor device, further miniaturization of a pattern is required due to a demand for high-speed operation and low power consumption operation.In recent years, as a technique for further improving the resolution, by photolithography using a phase shift mask, Manufactures fine patterns such as VLSI. However, in order to cope with further miniaturization, the limit of the method using only photolithography has been pointed out due to the problem of the exposure wavelength.
In order to solve such a problem, a pattern forming film is formed so as to cover the core material pattern formed by using the photolithography method described above, and the pattern forming film is etched to form a sidewall of the core material pattern. A method using a so-called side wall process is proposed in which a pattern structure is formed on the substrate, and thereafter the core material pattern is removed to leave the pattern structure, and this pattern structure is used as an etching mask (Patent Document 1). ).
In addition, in a semiconductor device, there may be a region where a wiring pattern or the like is formed with a high density and a region with a low pattern density such as a peripheral circuit region. A method of forming using a process has been proposed (Patent Document 2).
In recent years, a pattern forming technique using an imprint method has attracted attention as a fine pattern forming technique that replaces the photolithography technique. The imprint method is a pattern formation technology that transfers a fine structure at an equal magnification by using a mold member (mold) having a fine concavo-convex structure and transferring the concavo-convex structure to a molding object, and is not limited to a semiconductor device. Applications in various fields are being promoted.

特開2009−10317号公報JP 2009-10317 A 特開2009−246332号公報JP 2009-246332 A

特許文献2に開示されている微細パターンの形成方法では、高密度パターン領域において、最終的に形成しようとする微細パターンのピッチよりも2倍大きい第1ピッチをもつモールドパターンを形成し、このモールドパターンを被覆するように全域に微細マスク層を形成し、その後、低密度パターン領域に上部ハードマスクを形成する工程を有している。しかし、モールドパターンや微細マスク層の寸法が極めて微細であるため、上部ハードマスク層を形成するスピンコーティングを含む一連の工程で、使用する材料による表面張力や、遠心力等の外力がモールドパターンや微細マスク層に作用し、倒れ、破損、剥がれ等を生じるおそれがある。このようなモールドパターンや微細マスク層の倒れ、破損、剥がれ等が生じると、高密度パターン領域における微細パターンの形成が困難になるという問題がある。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを高い精度、歩留まりで形成するためのパターン形成方法と、このパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法と、このようなパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法を容易、確実に実施するためのインプリントモールドを提供することを目的とする。
In the fine pattern forming method disclosed in Patent Document 2, a mold pattern having a first pitch twice larger than the pitch of the fine pattern to be finally formed is formed in the high-density pattern region. A fine mask layer is formed over the entire area so as to cover the pattern, and then an upper hard mask is formed in the low density pattern region. However, since the dimensions of the mold pattern and the fine mask layer are extremely fine, in a series of processes including spin coating to form the upper hard mask layer, external force such as surface tension or centrifugal force due to the material used, It may act on the fine mask layer and cause collapse, breakage, peeling or the like. When such a mold pattern or fine mask layer falls down, breaks, peels off, there is a problem that it becomes difficult to form a fine pattern in a high-density pattern region.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a pattern forming method for forming a plurality of types of patterns having different pattern densities and dimensions with high accuracy and yield, and this pattern forming method. An object of the present invention is to provide an imprint mold for easily and surely implementing an imprint mold manufacturing method, such a pattern forming method, and an imprint mold manufacturing method.

このような目的を達成するために、本発明のパターン形成方法は、第1微細パターン、および、該第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法であって、前記第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチを有する第1微細パターン形成用の低凸部と、前記第2微細パターン形成用の高凸部を有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、前記側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、前記芯材パターンの前記高凸部が残存するようにして前記低凸部を除去し、前記側壁パターンおよび残存している前記高凸部をエッチングマスクとして前記被加工体をエッチングして前記第1微細パターンと前記第2微細パターンを形成するような構成とした。   In order to achieve such an object, the pattern forming method of the present invention is a pattern forming method in which a first fine pattern and a second fine pattern having a dimension larger than the first fine pattern are simultaneously formed on the same surface. A core pattern having a low convex portion for forming a first fine pattern having a pitch twice as large as the pitch of the first fine pattern and a high convex portion for forming the second fine pattern. Formed on one surface of the workpiece, forming a sidewall material film so as to cover at least the core material pattern, etching the sidewall material film and the core material pattern, and remaining the core material pattern A side wall pattern made of the side wall material film is formed on a side wall, the low convex portion is removed so that the high convex portion of the core material pattern remains, and the side wall pattern and before High protrusion was the like to form the the workpiece by etching the first fine pattern the second fine pattern configuration as an etching mask.

本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記高凸部は、一部の前記低凸部と連続しているような構成とし、また、前記高凸部は、前記低凸部から突出する部位の底部よりも上部が小さくなるような傾斜を側面に有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記高凸部は、前記低凸部から離間しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンに対して、芯材パターンを所望の寸法まで縮小するスリミング処理を施した後に、前記側壁材料膜を形成すような構成とした。
本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記低凸部に対応する浅い凹部と前記高凸部に対応する深い凹部を有するインプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記芯材パターンを形成するような構成とした。
As another aspect of the present invention, the high convex portion of the core material pattern is configured to be continuous with a part of the low convex portion, and the high convex portion protrudes from the low convex portion. It was set as the structure which has the inclination which an upper part becomes small rather than the bottom part of the site | part to do on a side surface.
As another aspect of the present invention, the high convex portion of the core material pattern is separated from the low convex portion.
As another aspect of the present invention, the sidewall material film is formed after the core material pattern is subjected to a slimming treatment for reducing the core material pattern to a desired dimension.
As another aspect of the present invention, an curable resist is supplied to one surface of the workpiece, and an imprint mold has a shallow concave portion corresponding to the low convex portion and a deep concave portion corresponding to the high convex portion. The core is formed by separating the imprint mold after the resist is spread between the imprint mold and the workpiece, and the resist is cured by bringing the workpiece into close proximity. It was set as such.

本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記高凸部の基部と前記低凸部となるレジストパターンを形成し、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記低凸部に対応する凹部と、前記高凸部の前記低凸部と同じ高さまでの形状に対応する凹部と、を有するインプリントモールドを準備し、前記被加工体の一の面に硬化型のレジストを供給し、前記インプリントモールドと前記被加工体とを近接させて、前記インプリントモールドと前記被加工体との間に前記レジストを展開し、該レジストを硬化させた後に前記インプリントモールドを離間して前記高凸部の基部と前記低凸部とし、その後、前記基部と前記低凸部を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布して電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により前記基部上にレジストパターンを形成して前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。
As another aspect of the present invention, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied to one surface of the workpiece, and the high convex base and the low convex are formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. A resist pattern to be a part is formed, and then an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the base part and the low convex part, and the electron beam lithography method or the photolithography method is applied to the base part. It was set as the structure which forms the said core material pattern by forming a resist pattern and making it the said high convex part.
As another aspect of the present invention, an imprint mold having a concave portion corresponding to the low convex portion and a concave portion corresponding to a shape of the high convex portion up to the same height as the low convex portion is prepared, A curable resist is supplied to one surface of the workpiece, the imprint mold and the workpiece are brought close to each other, the resist is spread between the imprint mold and the workpiece, After the resist is cured, the imprint mold is separated to make the base part of the high convex part and the low convex part, and then the electron beam sensitive type or the light sensitive type so as to cover the base part and the low convex part. A configuration in which a core material pattern is formed by applying a resist and forming a resist pattern on the base by electron beam lithography or photolithography to form the high convex portion. It was.

本発明の他の態様として、前記被加工体の一の面に前記芯材パターン用の第1材料を用いて第1薄膜を形成し、次いで、該第1材料とはエッチング耐性が異なる前記芯材パターン用の第2材料を用いて第2薄膜を前記第1薄膜上に形成し、該第2薄膜上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第1エッチングマスクを形成し、該第1エッチングマスクを介して前記第2薄膜をエッチングして前記第1薄膜上に前記第2薄膜のパターンを形成して前記高凸部の上部パターンとし、該上部パターンと前記第1薄膜上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第2エッチングマスクを形成し、該第2エッチングマスクを介して前記第1薄膜をエッチングして前記低凸部を形成するとともに、前記高凸部の基部を形成して前記上部パターンと一体として前記高凸部とすることにより前記芯材パターンを形成するような構成とした。   As another aspect of the present invention, a first thin film is formed on one surface of the workpiece using the first material for the core material pattern, and then the core is different in etching resistance from the first material. A second thin film is formed on the first thin film using a second material for a material pattern, and an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied on the second thin film, and then an electron beam lithography method or a photolithography method. Forming a first etching mask, and etching the second thin film through the first etching mask to form a pattern of the second thin film on the first thin film to form an upper pattern of the high convex portion, An electron beam sensitive or light sensitive resist is applied on the upper pattern and the first thin film, and a second etching mask is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method, (2) etching the first thin film through an etching mask to form the low convex portion, forming a base portion of the high convex portion, and forming the high convex portion integrally with the upper pattern; It was set as the structure which forms a pattern.

本発明のインプリントモールドの製造方法は、基材と、該基材の一の面に位置する凹凸構造と、を備え、該凹凸構造は、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第1微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第2微細パターンとを備えるインプリントモールドの製造方法において、モールド用の基材の一の面に上述のいずれかのパターン形成方法を用いて、前記第1微細パターンを構成する凹部と前記第2微細パターンを構成する凹部を形成するような構成とした。   The imprint mold manufacturing method of the present invention includes a base material and a concavo-convex structure located on one surface of the base material, and the concavo-convex structure is difficult or impossible to be resolved by an electron beam lithography method. In an imprint mold manufacturing method including a first fine pattern having a dimension and a second fine pattern having a dimension that can be resolved by an electron beam lithography method, any one of the above-described methods is provided on one surface of the mold substrate. The pattern forming method is used to form the recesses constituting the first fine pattern and the recesses constituting the second fine pattern.

本発明のインプリントモールドは、第1微細パターン、および、該第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法に使用するインプリントモールドであって、基材と、該基材の一の面に設定された凹凸構造領域と、該凹凸構造領域に位置する凹凸構造と、を備え、該凹凸構造は、前記第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチを有する第1凹部と、前記第2微細パターンに対応する開口部を有し前記第1凹部よりも深い第2凹部と、を有するような構成とした。   An imprint mold of the present invention is an imprint mold used in a pattern forming method for simultaneously forming a first fine pattern and a second fine pattern having a dimension larger than the first fine pattern on the same surface. And a concavo-convex structure region set on one surface of the substrate, and a concavo-convex structure located in the concavo-convex structure region, wherein the concavo-convex structure is twice as large as the pitch of the first fine pattern. And a second recess having an opening corresponding to the second fine pattern and deeper than the first recess.

本発明の他の態様として、前記凹凸構造の前記第2凹部は、一部の前記第1凹部と連続しているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記芯材パターンの前記第2凹部と前記第1凹部との間に隔壁部が位置しているような構成とした。
As another aspect of the present invention, the second concave portion of the concavo-convex structure is configured to be continuous with a part of the first concave portion.
As another aspect of the present invention, the partition wall is positioned between the second recess and the first recess of the core pattern.

本発明のパターン形成方法では、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを、側壁プロセスを用いて高い精度、歩留まりで形成することができる。このような本発明により、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを有する半導体装置、あるいは、パターン密度、寸法が異なる複数種の凹凸構造を有するインプリントモールド等を高い精度、歩留りで製造することができる。
また、本発明のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材に、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法の微細パターンと、解像可能な寸法の大パターンを同時に形成することができるとともに、微細パターン形成と大パターン形成を別の工程で行っていた従来のインプリントモールドの製造方法に比べて工程の簡略化が可能であり、これにより、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第1微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第2微細パターンを有する凹凸構造を備えたインプリントモールドを高い精度、歩留りで製造することができる。
また、本発明のインプリントモールドは、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の実施を容易、確実なものとすることができる。
In the pattern forming method of the present invention, a plurality of types of patterns having different pattern densities and dimensions can be formed with high accuracy and yield by using a sidewall process. According to the present invention, a semiconductor device having a plurality of types of patterns having different pattern densities and dimensions, or an imprint mold having a plurality of types of concavo-convex structures having different pattern densities and sizes can be manufactured with high accuracy and yield. Can do.
In the imprint mold manufacturing method of the present invention, a fine pattern having dimensions that are difficult or impossible to resolve by an electron beam lithography method and a large pattern having dimensions that can be resolved are simultaneously formed on the mold substrate. Compared to the conventional imprint mold manufacturing method, in which fine pattern formation and large pattern formation are performed in separate steps, the process can be simplified. An imprint mold having a concavo-convex structure having a first fine pattern having a dimension that is difficult or impossible to image and a second fine pattern having a dimension that can be resolved by an electron beam lithography method is manufactured with high accuracy and yield. be able to.
Moreover, the imprint mold of this invention can make the implementation of the pattern formation method of this invention, and the manufacturing method of an imprint mold easy and reliable.

図1は、本発明のパターン形成方法の一実施形態を説明するための工程図である。FIG. 1 is a process diagram for explaining an embodiment of a pattern forming method of the present invention. 図2は、本発明のパターン形成方法の一実施形態を説明するための工程図である。FIG. 2 is a process diagram for explaining an embodiment of the pattern forming method of the present invention. 図3は、本発明のパターン形成方法の他の実施形態を説明するための工程図である。FIG. 3 is a process diagram for explaining another embodiment of the pattern forming method of the present invention. 図4は、本発明のパターン形成方法の他の実施形態を説明するための工程図である。FIG. 4 is a process diagram for explaining another embodiment of the pattern forming method of the present invention. 図5は、本発明のパターン形成方法の他の実施形態を説明するための工程図である。FIG. 5 is a process diagram for explaining another embodiment of the pattern forming method of the present invention. 図6は、本発明のインプリントモールドの一実施形態を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an imprint mold of the present invention. 図7は、図6に示されるインプリントモールドの部分拡大断面図である。FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of the imprint mold shown in FIG. 図8は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態を示す図7相当の部分拡大断面図である。FIG. 8 is a partially enlarged sectional view corresponding to FIG. 7 showing another embodiment of the imprint mold of the present invention. 図9は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態を示す図7相当の部分拡大断面図である。FIG. 9 is a partially enlarged sectional view corresponding to FIG. 7 showing another embodiment of the imprint mold of the present invention. 図10は、本発明のインプリントモールドを使用して、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する例を説明するための工程図である。FIG. 10 is a process diagram for explaining an example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention using the imprint mold of the present invention. 図11は、本発明のインプリントモールドを使用して、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 11 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention using the imprint mold of the present invention. 図12は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 12 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図13は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 13 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図14は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 14 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図15は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 15 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図16は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 16 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図17は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 17 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図18は、本発明のパターン形成方法における芯材パターンを形成する他の例を説明するための工程図である。FIG. 18 is a process diagram for explaining another example of forming a core material pattern in the pattern forming method of the present invention. 図19は、本発明のパターン形成方法で使用する被加工体の他の例を説明するためのパターン形成の工程図である。FIG. 19 is a process chart of pattern formation for explaining another example of the workpiece used in the pattern formation method of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
[パターン形成方法・インプリントモールドの製造方法]
本発明のパターン形成方法は、第1微細パターンと、当該第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法であり、第1微細パターンとして、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法による解像が困難な寸法または不可能な寸法(リソグラフィー法の解像限界(限界露光線幅)未満の寸法)を有するパターンを形成することができる。上記のリソグラフィー法による解像が困難な寸法とは、特定の工程条件であれば解像が可能な場合があるものの、安定したパターン形成が困難であり、パターン寸法の変動、パターンエッジの粗化などの問題を生じるような寸法である。一方、第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンは、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法で解像可能な寸法を有するパターンであり、上記のような問題を生じることなくリソグラフィー法で形成できるパターンである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the dimensions of each member, the ratio of sizes between the members, etc. are not necessarily the same as the actual ones, and represent the same members. However, in some cases, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
[Pattern Forming Method / Imprint Mold Manufacturing Method]
The pattern forming method of the present invention is a pattern forming method in which a first fine pattern and a second fine pattern having a size larger than the first fine pattern are simultaneously formed on the same surface. A pattern having a dimension that is difficult or impossible to be resolved by a lithography method such as a method or a photolithography method (a dimension that is less than the resolution limit (limit exposure line width) of the lithography method) can be formed. Dimensions that are difficult to resolve by the above lithography method may be possible under specific process conditions, but stable pattern formation is difficult, pattern dimension fluctuations, and pattern edge roughening It is a dimension that causes problems such as. On the other hand, the second fine pattern having a size larger than that of the first fine pattern is a pattern having a dimension that can be resolved by a lithography method such as an electron beam lithography method or a photolithography method, and does not cause the above problems. It is a pattern that can be formed by lithography.

(第1の実施形態)
図1および図2は、本発明のパターン形成方法の一実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、被加工体11の一の面に芯材パターン21を形成する(図1(A))。図示例において、被加工体11は、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置するものであり、このハードマスク材料層14上に芯材パターン21を形成する。
(First embodiment)
1 and 2 are process diagrams for explaining an embodiment of the pattern forming method of the present invention.
In the present invention, first, the core material pattern 21 is formed on one surface of the workpiece 11 (FIG. 1A). In the illustrated example, the workpiece 11 is such that a hard mask material layer 14 as a first workpiece is positioned on one surface of a base material 12 as a second workpiece, and on the hard mask material layer 14. The core material pattern 21 is formed on the substrate.

第2加工体である基材12としては、例えば、パターン形成の目的がインプリントモールドの製造である場合、インプリントモールドの基材として適切な材質を選択することができる。具体的には、製造するインプリントモールドを用いたインプリントにおいて使用するレジストが光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、使用するレジストが光硬化性ではない場合や、インプリントにおいて使用するパターン被形成基板側からレジストを硬化させるための光を照射可能である場合には、基材12は光透過性を具備しなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、パターン形成の目的が半導体素子や微細配線等の製造である場合、第2加工体である基材12として、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。さらに、パターン形成の目的に応じて、第2加工体である基材12の材質を適宜選定することができる。   As the base material 12 that is the second processed body, for example, when the purpose of pattern formation is the manufacture of an imprint mold, an appropriate material can be selected as the base material of the imprint mold. Specifically, when the resist used in imprinting using the imprint mold to be manufactured is photocurable, a material that can transmit irradiation light for curing them can be used, for example, In addition to glass such as quartz glass, silicate glass, calcium fluoride, magnesium fluoride, and acrylic glass, sapphire and gallium nitride, and resins such as polycarbonate, polystyrene, acrylic, and polypropylene, or any laminated material thereof Can be used. Further, when the resist to be used is not photocurable, or when it is possible to irradiate light for curing the resist from the side of the pattern formation substrate used in imprinting, the base material 12 has optical transparency. In addition to the above materials, for example, metals such as silicon, nickel, titanium, and aluminum, alloys thereof, oxides, nitrides, or any laminated material thereof can be used. When the purpose of pattern formation is to manufacture semiconductor elements, fine wirings, etc., the base material 12 as the second processed body is made of metal such as silicon, nickel, titanium, aluminum, and alloys, oxides, nitrides thereof. Or these arbitrary laminated materials can be used. Furthermore, the material of the base material 12 that is the second processed body can be appropriately selected according to the purpose of pattern formation.

第1加工体であるハードマスク材料層14としては、第2加工体である基材12とのエッチング選択性を利用したドライエッチングが可能な金属、金属化合物を用いて、スパッタリング法等の真空成膜法により形成することができる。上記の金属、金属化合物としては、例えば、クロム、タンタル、アルミニウム、モリブデン、チタン、ジルコニウム、タングステン等の金属、これらの金属の合金、酸化クロム、酸化チタン等の金属酸化物、窒化クロム、窒化チタン等の金属窒化物、ガリウム砒素等の金属間化合物等を挙げることができる。このようなハードマスク材料層14の厚みは、後述する側壁パターンと高凸部とを介したハードマスク材料層14のドライエッチング時のエッチング選択比、後述するハードマスクを介した基材12のドライエッチング時のエッチング選択比等を考慮して設定することができ、一概に厚み範囲を設定することはできないが、例えば、3〜50nm、好ましくは3〜10nmの範囲で適宜設定することができる。   As the hard mask material layer 14 that is the first processed body, a metal or a metal compound that can be dry-etched using the etching selectivity with the base material 12 that is the second processed body is used, and a vacuum process such as sputtering is performed. It can be formed by a film method. Examples of the above metals and metal compounds include metals such as chromium, tantalum, aluminum, molybdenum, titanium, zirconium, and tungsten, alloys of these metals, metal oxides such as chromium oxide and titanium oxide, chromium nitride, and titanium nitride. Metal intermetallic compounds such as gallium arsenide and the like. The thickness of such a hard mask material layer 14 depends on the etching selectivity during dry etching of the hard mask material layer 14 through the side wall pattern and the high convex portion described later, and the dryness of the substrate 12 through the hard mask described later. The thickness can be set in consideration of the etching selection ratio at the time of etching and the thickness range cannot be set generally. For example, it can be set appropriately within a range of 3 to 50 nm, preferably 3 to 10 nm.

被加工体11の第1加工体であるハードマスク材料層14上に形成する芯材パターン21は、形成しようとする第1微細パターンのピッチ(後述するピッチP1)の2倍の大きさのピッチP2を有する第1微細パターン形成用の低凸部22と、第2微細パターン形成用の高凸部24を有するものである。この芯材パターン21では、高凸部24は一部の低凸部22と連続しており、図示例では、高凸部24と低凸部22との境界を便宜的に鎖線にて示している。芯材パターン21を構成する低凸部22の高さH1と幅W1、および、高凸部24の高さH2と幅W2は、後述するように形成する側壁パターンに要求される高さ、幅、および、第2微細パターンの寸法等を考慮して適宜設定することがでる。また、高凸部24の高さH2は、低凸部22の高さH1の2倍以上であることが好ましい。高凸部24の高さH2が、低凸部22の高さH1の2倍未満であると、後述する芯材パターン21の低凸部22の除去において、高凸部24の側壁に位置する後述するような側壁パターン45bの倒れ、消失が生じるおそれがあり好ましくない。このような芯材パターン21を構成する材料としては、例えば、電子線感応型レジスト、光感応型レジスト、熱硬化型レジスト等を硬化させたもの、あるいは、ポリシリコン、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素等のシリコン系化合物等を挙げることができ、後述する芯材パターンの除去適性、ハードマスク材料層14とのエッチング選択比等を考慮して適宜選定することができる。尚、芯材パターン21の形成については、後述する。   The core material pattern 21 formed on the hard mask material layer 14 that is the first processed body of the workpiece 11 has a pitch that is twice the pitch of the first fine pattern to be formed (pitch P1 described later). It has the low convex part 22 for the 1st fine pattern formation which has P2, and the high convex part 24 for the 2nd fine pattern formation. In the core material pattern 21, the high protrusions 24 are continuous with some of the low protrusions 22. In the illustrated example, the boundary between the high protrusions 24 and the low protrusions 22 is indicated by a chain line for convenience. Yes. The height H1 and width W1 of the low convex portion 22 constituting the core material pattern 21 and the height H2 and width W2 of the high convex portion 24 are the height and width required for the side wall pattern to be formed as described later. And can be set as appropriate in consideration of the dimension of the second fine pattern and the like. In addition, the height H2 of the high convex portion 24 is preferably at least twice the height H1 of the low convex portion 22. When the height H2 of the high convex portion 24 is less than twice the height H1 of the low convex portion 22, it is located on the side wall of the high convex portion 24 in the removal of the low convex portion 22 of the core material pattern 21 described later. The side wall pattern 45b as will be described later may fall down and disappear, which is not preferable. Examples of the material constituting the core pattern 21 include a material obtained by curing an electron beam sensitive resist, a light sensitive resist, a thermosetting resist, or the like, or polysilicon, silicon oxide, silicon nitride, carbonized carbon. Examples include silicon-based compounds such as silicon, which can be appropriately selected in consideration of the removability of a core material pattern, which will be described later, and the etching selectivity with the hard mask material layer 14. The formation of the core material pattern 21 will be described later.

本発明では、芯材パターン21にスリミング処理を施し、その後、次工程である側壁材料膜の形成を行ってもよい。本発明において、スリミングとは、ウエットエッチングあるいはドライエッチング(酸素プラズマ処理を含む)で芯材パターン21のパターンの幅を細くすることである。例えば、酸素プラズマ処理によるスリミングを行うことによって、最初に形成された芯材パターン21のパターンのピッチを変えずに、パターン幅を1/2程度とすることができる。芯材パターン21にスリミング処理を施す場合、スリミング処理を施した後の低凸部22の高さH1と幅W1、および、高凸部24の高さH2と幅W2が、側壁パターンに要求される高さ、幅、および、第2微細パターンの寸法等を考慮して設定される寸法となるように、スリミング処理前の芯材パターン21の寸法やスリミング処理の条件を設定する。   In the present invention, the core material pattern 21 may be subjected to a slimming treatment, and then a sidewall material film as a next step may be formed. In the present invention, slimming is to narrow the pattern width of the core material pattern 21 by wet etching or dry etching (including oxygen plasma treatment). For example, by performing slimming by oxygen plasma treatment, the pattern width can be reduced to about ½ without changing the pattern pitch of the core material pattern 21 formed first. When the slimming process is performed on the core material pattern 21, the height H1 and the width W1 of the low convex part 22 and the height H2 and the width W2 of the high convex part 24 after the slimming process are required for the sidewall pattern. The dimensions of the core material pattern 21 before the slimming process and the conditions for the slimming process are set so that the dimensions are set in consideration of the height, width, dimensions of the second fine pattern, and the like.

次に、芯材パターン21を被覆するようにハードマスク材料層14上に側壁材料膜41を形成する(図1(B))。側壁材料膜41の形成は、例えば、ALD法(原子層堆積法)やCVD法(化学気相堆積法)等の低温真空成膜法により行うことができる。特に、ALD法は、原子層を堆積させる面が凹凸面、湾曲面等如何なる形状の面であっても低温で精度良く成膜でき、好適に用いることができる。
このような側壁材料膜41は、芯材パターン21を構成する材料のガラス転移温度より十分低い温度、例えば、20〜100℃、好ましくは室温程度の温度で、芯材パターン21に損傷を与えずに成膜することができる材料を用いて形成ることができる。例えば、ハードマスク材料層14が金属層であり、このハードマスク材料層14のドライエッチングにおいて耐エッチング性を発現できるような側壁材料膜41の材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素等の珪素系、酸化アルミニウム等のアルミニウム系、酸化ハフニウム等のハフニウム系、窒化チタン等のチタン系の材料等が挙げられる。
形成する側壁材料膜41は、単層であってよく、また、2層以上の積層膜であってもよい。側壁材料膜41の膜厚は、第1微細パターンのピッチ(後述するピッチP1)の1/2の膜厚(ハーフピッチ設計分の膜厚)とすることが好ましく、例えば、数nm〜二十数nm程度の所望の厚さが得られるまで、一連の原子層を連続的に積み重ねることができる。
Next, a sidewall material film 41 is formed on the hard mask material layer 14 so as to cover the core material pattern 21 (FIG. 1B). The sidewall material film 41 can be formed by, for example, a low temperature vacuum film forming method such as an ALD method (atomic layer deposition method) or a CVD method (chemical vapor deposition method). In particular, the ALD method can be suitably used because it can be accurately formed at a low temperature regardless of the shape of the surface on which the atomic layer is deposited, such as an uneven surface or a curved surface.
Such a sidewall material film 41 does not damage the core material pattern 21 at a temperature sufficiently lower than the glass transition temperature of the material constituting the core material pattern 21, for example, 20 to 100 ° C., preferably about room temperature. It can be formed using a material that can be formed into a film. For example, the hard mask material layer 14 is a metal layer, and examples of the material of the sidewall material film 41 that can exhibit etching resistance in dry etching of the hard mask material layer 14 include silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. Examples thereof include silicon-based materials, aluminum-based materials such as aluminum oxide, hafnium-based materials such as hafnium oxide, and titanium-based materials such as titanium nitride.
The sidewall material film 41 to be formed may be a single layer or a laminated film of two or more layers. The film thickness of the sidewall material film 41 is preferably set to a film thickness (a film thickness corresponding to a half pitch design) that is 1/2 of the pitch of the first fine pattern (pitch P1 described later). A series of atomic layers can be successively stacked until a desired thickness on the order of a few nm is obtained.

次いで、側壁材料膜41および芯材パターン21に対してエッチング処理を施してエッチバックを行うことにより、ハードマスク材料層14を露出させるとともに、残存する芯材パターン21の側壁に側壁材料膜41を残す。これにより、芯材パターン21の低凸部22の側壁に位置する側壁パターン45aと、高凸部24の側壁に位置する側壁パターン45bからなる側壁パターン45を形成する(図1(C))。エッチバックとは、ドライエッチングにより表面を全体的に厚さ方向に削る操作であり、側壁材料膜41を構成する材料に応じて適切なエッチングガスを用いて行うことができる。例えば、側壁材料膜41が酸化珪素で構成されている場合には、CF4、CHF3、C26等のフッ素系ガスをエッチングガスとして用いてエッチバックを行うことができる。 Next, the sidewall material film 41 and the core material pattern 21 are etched and etched back to expose the hard mask material layer 14, and the sidewall material film 41 is formed on the sidewall of the remaining core material pattern 21. leave. Thereby, the side wall pattern 45a which consists of the side wall pattern 45a located in the side wall of the low convex part 22 of the core material pattern 21 and the side wall pattern 45b located in the side wall of the high convex part 24 is formed (FIG.1 (C)). Etch back is an operation of cutting the entire surface in the thickness direction by dry etching, and can be performed using an appropriate etching gas according to the material constituting the sidewall material film 41. For example, when the sidewall material film 41 is made of silicon oxide, etching back can be performed using a fluorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 , or C 2 F 6 as an etching gas.

次に、芯材パターン21の高凸部24が残存するようにして低凸部22を除去する(図2(A))。このような芯材パターン21の除去は、例えば、酸素プラズマによる選択的ドライエッチングで行うことができる。このような低凸部22の除去により、高凸部24に連続している低凸部22は、側壁パターン45bの下部に位置する部位を除いて除去され、また、低凸部22の除去に対応する高さの消失が高凸部24に生じる。したがって、高凸部24の高さは低下することになるが、高凸部24の側壁に位置していた側壁パターン45bは残存する。
次に、側壁パターン45および残存している高凸部24をエッチングマスクとして、第1被加工体であるハードマスク材料層14をドライエッチングして、ハードマスク15を形成する(図2(B))。このように形成したハードマスク15は、側壁パターン45aの下部に位置する第1微細パターン形成用のハードマスク15aと、高凸部24と側壁パターン45bの下部に位置する第2微細パターン形成用のハードマスク15bからなる。
Next, the low convex portion 22 is removed so that the high convex portion 24 of the core material pattern 21 remains (FIG. 2A). Such removal of the core material pattern 21 can be performed by, for example, selective dry etching using oxygen plasma. By removing the low convex portion 22 as described above, the low convex portion 22 continuing to the high convex portion 24 is removed except for a portion located at the lower portion of the side wall pattern 45b, and also for removing the low convex portion 22. Corresponding loss of height occurs in the high convex portion 24. Therefore, although the height of the high convex part 24 falls, the side wall pattern 45b located on the side wall of the high convex part 24 remains.
Next, the hard mask material layer 14 which is the first workpiece is dry-etched using the sidewall pattern 45 and the remaining high convex portions 24 as an etching mask to form a hard mask 15 (FIG. 2B). ). The hard mask 15 thus formed has a first fine pattern forming hard mask 15a located under the side wall pattern 45a, and a second fine pattern forming hard mask 15a located under the high convex portion 24 and the side wall pattern 45b. It consists of a hard mask 15b.

次いで、側壁パターン45を除去し、ハードマスク15をエッチングマスクとして、第2被加工体である基材12をドライエッチングし(図2(C))、その後、ハードマスク15を除去する(図2(D))。これにより、ピッチP1の第1微細パターン13aと、この第1微細パターン13aよりも寸法の大きい第2微細パターン13bを基材12の同一面に同時に形成することができる。また、基材12として、上述のようにインプリントモールドの基材に適した材質を選択することにより、基材12の同一面にピッチP1の第1微細パターン13aと、この第1微細パターン13aよりも寸法の大きい第2微細パターン13bを備えたインプリントモールドを製造することができる。
そして、本発明では、第1微細パターン13aのピッチP1の1/2(ハーフピッチ)を、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法とすることができる。尚、上記の例では、側壁パターン45を除去した後に基材12のドライエッチングを行っているが、側壁パターン45の除去は、基材12のドライエッチング後に行ってもよい。
Next, the sidewall pattern 45 is removed, the hard mask 15 is used as an etching mask, the substrate 12 as the second workpiece is dry etched (FIG. 2C), and then the hard mask 15 is removed (FIG. 2). (D)). Thereby, the 1st fine pattern 13a of the pitch P1 and the 2nd fine pattern 13b with a dimension larger than this 1st fine pattern 13a can be simultaneously formed in the same surface of the base material 12. FIG. Further, by selecting a material suitable for the base material of the imprint mold as described above as the base material 12, the first fine pattern 13a having the pitch P1 on the same surface of the base material 12, and the first fine pattern 13a. An imprint mold provided with the second fine pattern 13b having a larger dimension than that can be manufactured.
In the present invention, ½ (half pitch) of the pitch P1 of the first fine pattern 13a is set to a dimension that makes it difficult or impossible to form a pattern by a lithography method such as an electron beam lithography method or a photolithography method. be able to. In the above example, dry etching of the substrate 12 is performed after the sidewall pattern 45 is removed, but the removal of the sidewall pattern 45 may be performed after the dry etching of the substrate 12.

図3は、上記のパターン形成方法に実施形態おいて、被加工体11を構成するハードマスク材料層14上に形成する芯材パターンの高凸部の形状を変更した例を説明するための工程図である。この実施形態では、ハードマスク材料層14上に形成する芯材パターン21′の高凸部24が、高凸部24に連続する低凸部22から突出する部位の側面24cに、その底部24b(鎖線を付して示している)よりも上部24aが小さくなるような傾斜を有している(図3(A))。そして、このような形状の高凸部24を有する芯材パターン21′に対して、上記のパターン形成方法の実施形態と同様に、側壁材料膜41を形成し、側壁材料膜41および芯材パターン21′に対してエッチング処理を施してエッチバックを行い、残存する芯材パターン21′の低凸部22の側壁に位置する側壁パターン45aと、高凸部24の側壁に位置する側壁パターン45bからなる側壁パターン45を形成する(図3(B))。このように形成された側壁パターン45bは、上述の実施形態において形成された側壁パターン45b(図1(C)参照)に比べて、高凸部24の中心方向に傾斜した状態となる。したがって、その後、芯材パターン21の高凸部24が残存するように低凸部22を除去する工程において、高凸部24の高さが低下する際に、傾斜した側壁パターン45bの内側に高凸部24の一部が残存することになる(図3(C))。これにより、工程中における側壁パターン45bの倒れ、消失をより確実に防止することができる。   FIG. 3 is a process for explaining an example in which the shape of the high convex portion of the core material pattern formed on the hard mask material layer 14 constituting the workpiece 11 is changed in the pattern forming method described above. FIG. In this embodiment, the high convex portion 24 of the core material pattern 21 ′ formed on the hard mask material layer 14 has a bottom portion 24 b (on the side surface 24 c, which protrudes from the low convex portion 22 continuous to the high convex portion 24. The upper portion 24a has a slope that is smaller than that (shown with a chain line) (FIG. 3A). Then, the sidewall material film 41 is formed on the core material pattern 21 ′ having the high convex portion 24 having such a shape, as in the embodiment of the pattern forming method, and the sidewall material film 41 and the core material pattern are formed. An etching process is performed on 21 ′, and etching back is performed. From the side wall pattern 45a located on the side wall of the low convex portion 22 and the side wall pattern 45b located on the side wall of the high convex portion 24 of the remaining core material pattern 21 ′. A side wall pattern 45 is formed (FIG. 3B). The side wall pattern 45b formed in this way is in a state inclined toward the center of the high convex portion 24 as compared to the side wall pattern 45b (see FIG. 1C) formed in the above-described embodiment. Therefore, after that, in the step of removing the low convex portion 22 so that the high convex portion 24 of the core material pattern 21 remains, when the height of the high convex portion 24 decreases, the height increases inside the inclined sidewall pattern 45b. A part of the convex portion 24 remains (FIG. 3C). Thereby, the fall and disappearance of the sidewall pattern 45b during the process can be prevented more reliably.

(第2の実施形態)
図4および図5は、本発明のパターン形成方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
本発明では、まず、被加工体11の一の面に芯材パターン31を形成する(図4(A))。図示例において、被加工体11は、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置するものであり、上述の実施形態における被加工体11と同様であり、ここでの説明は省略する。
被加工体11の第1加工体であるハードマスク材料層14上に形成する芯材パターン31は、形成しようとする第1微細パターンのピッチ(後述するピッチP1)の2倍の大きさのピッチP2を有する第1微細パターン形成用の低凸部32と、第2微細パターン形成用の高凸部34を有するものである。この芯材パターン31では、高凸部34は低凸部32から離間しており、高凸部34と隣接する低凸部32との間隙の幅Gは、後工程にて形成する側壁材料膜41の厚みの2倍未満であることが好ましい。間隔の幅Gが側壁材料膜41の厚みの2倍以上であると、形成される第1微細パターンと第2微細パターンとの間に、第2微細パターンを囲むような環状のパターンが形成されることになる。したがって、このような環状パターンが許容されない場合には、間隔の幅Gを側壁材料膜41の厚みの2倍未満とする。
(Second Embodiment)
4 and 5 are process diagrams for explaining another embodiment of the pattern forming method of the present invention.
In the present invention, first, the core material pattern 31 is formed on one surface of the workpiece 11 (FIG. 4A). In the illustrated example, the workpiece 11 is such that the hard mask material layer 14 that is the first workpiece is positioned on one surface of the base material 12 that is the second workpiece, and the workpiece in the above-described embodiment. Since it is the same as that of the body 11, description here is abbreviate | omitted.
The core material pattern 31 formed on the hard mask material layer 14 that is the first processed body of the workpiece 11 has a pitch twice as large as the pitch of the first fine pattern to be formed (pitch P1 described later). It has the low convex part 32 for 1st fine pattern formation which has P2, and the high convex part 34 for 2nd fine pattern formation. In the core material pattern 31, the high convex portion 34 is separated from the low convex portion 32, and the width G of the gap between the high convex portion 34 and the adjacent low convex portion 32 is a sidewall material film formed in a later step. It is preferably less than twice the thickness of 41. If the gap width G is twice or more the thickness of the sidewall material film 41, an annular pattern surrounding the second fine pattern is formed between the first fine pattern and the second fine pattern to be formed. Will be. Therefore, when such an annular pattern is not allowed, the interval width G is set to be less than twice the thickness of the sidewall material film 41.

芯材パターン31を構成する低凸部32の高さH1と幅W1、および、高凸部34の高さH2と幅W2は、後述するように形成する側壁パターンに要求される高さ、幅、および、第2微細パターンの寸法等を考慮して適宜設定することがでる。また、高凸部34の高さH2は、低凸部32の高さH1よりも大きければよく、後述する第1被加工体であるハードマスク材料層14のドライエッチングにおいて、高凸部34がエッチングマスクとして機能するように、高さH2を適宜設定することができる。このような芯材パターン31を構成する材料は、上述の芯材パターン21を構成する材料と同様であり、ここでの説明は省略する。また、芯材パターン31にスリミング処理を施し、その後、次工程である側壁材料膜の形成を行ってもよいことは、上述の芯材パターン21と同様である。尚、芯材パターン31の形成については、後述する。
次に、芯材パターン31を被覆するようにハードマスク材料層14上に側壁材料膜41を形成する(図4(B))。この側壁材料膜41の形成では、高凸部34と隣接する低凸部32との間隙にも側壁材料膜41が形成される。側壁材料膜41の形成は、上述の実施形態における側壁材料膜41の形成と同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
The height H1 and width W1 of the low convex portion 32 constituting the core material pattern 31 and the height H2 and width W2 of the high convex portion 34 are the height and width required for the side wall pattern formed as will be described later. And can be set as appropriate in consideration of the dimension of the second fine pattern and the like. Further, the height H2 of the high convex portion 34 only needs to be larger than the height H1 of the low convex portion 32. In the dry etching of the hard mask material layer 14 which is a first workpiece to be described later, the high convex portion 34 is The height H2 can be set as appropriate so as to function as an etching mask. The material constituting the core material pattern 31 is the same as the material constituting the core material pattern 21 described above, and a description thereof is omitted here. In addition, the core material pattern 31 may be subjected to a slimming process, and then the side wall material film, which is the next process, may be formed as in the core material pattern 21 described above. The formation of the core material pattern 31 will be described later.
Next, a sidewall material film 41 is formed on the hard mask material layer 14 so as to cover the core material pattern 31 (FIG. 4B). In the formation of the sidewall material film 41, the sidewall material film 41 is also formed in the gap between the high convex portion 34 and the adjacent low convex portion 32. The formation of the sidewall material film 41 can be performed in the same manner as the formation of the sidewall material film 41 in the above-described embodiment, and description thereof is omitted here.

次いで、側壁材料膜41および芯材パターン31に対してエッチング処理を施してエッチバックを行うことにより、ハードマスク材料層14を露出させるとともに、芯材パターン31の側壁に側壁材料膜41を残す。これにより、芯材パターン31の低凸部32の側壁に位置する側壁パターン45aと、高凸部34の側壁に位置する側壁パターン45bからなる側壁パターン45を形成する(図4(C))。形成された側壁パターン45bは、ハードマスク材料層14に当接して高凸部34の側壁全域に位置しており、この点で、上述の実施形態における側壁パターン45bとは異なる。このようなエッチバックは、上述の実施形態におけるエッチバックと同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
次に、芯材パターン31の高凸部34が残存するようにして低凸部32を除去する(図5(A))。この低凸部32の除去により、これに対応する高さの消失が高凸部34に生じる。したがって、高凸部24の側壁に位置している側壁パターン45bを残すようにして、高凸部24の高さが低下する。このような芯材パターン31の低凸部32の除去は、上述の実施形態における芯材パターン21の低凸部22の除去と同様に行うことができ、ここでの説明は省略する。
Next, the sidewall material film 41 and the core material pattern 31 are etched and etched back to expose the hard mask material layer 14 and leave the sidewall material film 41 on the sidewalls of the core material pattern 31. Thereby, the side wall pattern 45a which consists of the side wall pattern 45a located in the side wall of the low convex part 32 of the core material pattern 31 and the side wall pattern 45b located in the side wall of the high convex part 34 is formed (FIG.4 (C)). The formed sidewall pattern 45b is in contact with the hard mask material layer 14 and is located in the entire sidewall of the high convex portion 34, and is different from the sidewall pattern 45b in the above-described embodiment in this respect. Such etch-back can be performed in the same manner as the etch-back in the above-described embodiment, and description thereof is omitted here.
Next, the low convex portion 32 is removed so that the high convex portion 34 of the core material pattern 31 remains (FIG. 5A). Due to the removal of the low convex portion 32, the corresponding height disappears in the high convex portion 34. Therefore, the height of the high convex portion 24 is lowered so as to leave the side wall pattern 45b located on the side wall of the high convex portion 24. The removal of the low convex portion 32 of the core material pattern 31 can be performed in the same manner as the removal of the low convex portion 22 of the core material pattern 21 in the above-described embodiment, and the description thereof is omitted here.

次に、側壁パターン45および残存している高凸部34をエッチングマスクとして、第1被加工体であるハードマスク材料層14をドライエッチングして、ハードマスク15を形成する(図5(B))。このように形成したハードマスク15は、側壁パターン45aの下部に位置する第1微細パターン形成用のハードマスク15aと、高凸部34と側壁パターン45bの下部に位置する第2微細パターン形成用のハードマスク15bからなる。
次いで、側壁パターン45を除去し、ハードマスク15をエッチングマスクとして、第2被加工体である基材12をドライエッチングし(図5(C))、その後、ハードマスク15を除去する(図5(D))。これにより、ピッチP1の第1微細パターン13aと、この第1微細パターン13aよりも寸法の大きい第2微細パターン13bを基材12の同一面に同時に形成することができる。また、基材12として、上述のようにインプリントモールドの基材に適した材質を選択することにより、基材12の同一面にピッチP1の第1微細パターン13aと、この第1微細パターン13aよりも寸法の大きい第2微細パターン13bを備えたインプリントモールドを製造することができる。
そして、本発明では、第1微細パターン13aのピッチP1の1/2(ハーフピッチ)を、電子線リソグラフィー法、フォトリソグラフィー法等のリソグラフィー法によるパターン形成が困難または不可能な程度の寸法とすることができる。尚、上記の例では、側壁パターン45を除去した後に基材12のドライエッチングを行っているが、側壁パターン45の除去は、基材12のドライエッチング後に行ってもよい。
Next, the hard mask material layer 14 which is the first workpiece is dry-etched using the sidewall pattern 45 and the remaining high protrusions 34 as an etching mask to form the hard mask 15 (FIG. 5B). ). The hard mask 15 thus formed has a first fine pattern forming hard mask 15a located under the side wall pattern 45a, and a second fine pattern forming hard mask 15a located under the high convex portion 34 and the side wall pattern 45b. It consists of a hard mask 15b.
Next, the sidewall pattern 45 is removed, the hard mask 15 is used as an etching mask, the substrate 12 as the second workpiece is dry-etched (FIG. 5C), and then the hard mask 15 is removed (FIG. 5). (D)). Thereby, the 1st fine pattern 13a of the pitch P1 and the 2nd fine pattern 13b with a dimension larger than this 1st fine pattern 13a can be simultaneously formed in the same surface of the base material 12. FIG. Further, by selecting a material suitable for the base material of the imprint mold as described above as the base material 12, the first fine pattern 13a having the pitch P1 on the same surface of the base material 12, and the first fine pattern 13a. An imprint mold provided with the second fine pattern 13b having a larger dimension than that can be manufactured.
In the present invention, ½ (half pitch) of the pitch P1 of the first fine pattern 13a is set to a dimension that makes it difficult or impossible to form a pattern by a lithography method such as an electron beam lithography method or a photolithography method. be able to. In the above example, dry etching of the substrate 12 is performed after the sidewall pattern 45 is removed, but the removal of the sidewall pattern 45 may be performed after the dry etching of the substrate 12.

このような本発明のパターン形成方法は、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを、側壁プロセスを用いて高い精度、歩留まりで形成することができる。したがって、パターン密度、寸法が異なる複数種のパターンを有する半導体装置等を高い精度、歩留りで製造することができる。
本発明のパターン形成方法を用いた本発明のインプリントモールドの製造方法では、モールド用の基材に、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法である微細パターンと、解像可能な寸法の大パターンを同時に形成することができる。また、微細パターン形成と大パターン形成を別の工程で行っていた従来のインプリントモールドの製造方法に比べて工程の簡略化が可能となる。これにより、電子線リソグラフィー法で解像が困難または不可能な寸法を有する第1微細パターンと、電子線リソグラフィー法で解像可能な寸法を有する第2微細パターンを有する凹凸構造を備えたインプリントモールドを高い精度、歩留りで製造することができる。
Such a pattern forming method of the present invention can form a plurality of types of patterns having different pattern densities and dimensions with high accuracy and yield by using a sidewall process. Therefore, a semiconductor device having a plurality of types of patterns having different pattern densities and dimensions can be manufactured with high accuracy and yield.
In the imprint mold manufacturing method of the present invention using the pattern forming method of the present invention, a fine pattern having a dimension that is difficult or impossible to be resolved by an electron beam lithography method can be resolved on a mold substrate. It is possible to simultaneously form a large pattern with various dimensions. Further, the process can be simplified as compared with the conventional imprint mold manufacturing method in which the fine pattern formation and the large pattern formation are performed in separate processes. Thus, an imprint having a concavo-convex structure having a first fine pattern having a dimension that is difficult or impossible to be resolved by an electron beam lithography method and a second fine pattern having a dimension that can be resolved by an electron beam lithography method. The mold can be manufactured with high accuracy and yield.

さらに、上記の本発明のパターン形成方法を用いたインプリントモールドの製造方法では、後述するように、電子線リソグラフィーをインプリントリソグラフィーに置き換えることができ、この場合、エッチングマスクパターンを形成するためのリソグラフィー工程のスループットを向上させることが可能となる。そして、このような本発明のインプリントモールドの製造方法は、従来の側壁プロセスを用いる製造方法では歩留りが悪いような凹凸構造を有するインプリントモールドの製造に適用する場合において、特に有効となる。
尚、上述の実施形態は例示であり、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、複数種の第2微細パターンを形成することができ、この場合、形成しようとする第2微細パターンに応じた高凸部24,34を備えた芯材パターン21,31を形成して、上述の実施形態と同様にパターン形成を行う。
Furthermore, in the imprint mold manufacturing method using the pattern forming method of the present invention described above, as described later, electron beam lithography can be replaced with imprint lithography, and in this case, an etching mask pattern is formed. The throughput of the lithography process can be improved. Such an imprint mold manufacturing method of the present invention is particularly effective when applied to the manufacture of an imprint mold having a concavo-convex structure in which the yield is poor in the manufacturing method using the conventional side wall process.
In addition, the above-mentioned embodiment is an illustration, The pattern formation method of this invention and the manufacturing method of an imprint mold are not limited to these embodiment. For example, a plurality of types of second fine patterns can be formed. In this case, core material patterns 21 and 31 having high convex portions 24 and 34 corresponding to the second fine pattern to be formed are formed, Pattern formation is performed in the same manner as in the above-described embodiment.

[インプリントモールド]
次に、本発明のインプリントモールドについて説明する。
本発明のインプリントモールドは、第1微細パターン、および、該第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法に使用するインプリントモールドである。
図6は、本発明のインプリントモールドの一実施形態を示す概略断面図であり、図7は、図6に示されるインプリントモールドの部分拡大断面図である。図6および図7において、インプリントモールド61は、基材62と、この基材の一の面62aに設定された凹凸構造領域Aと、凹凸構造領域Aに位置する凹凸構造63と、を備えている。凹凸構造63は、形成しようとする第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチP2を有する第1凹部64と、第2微細パターンに対応する開口部を有し第1凹部64よりも深い第2凹部66と、を有しており、第2凹部66は隣接する第1凹部64と連続している。尚、図6では、凹凸構造63が有する第1凹部64および第2凹部66として、便宜的に同一寸法の凹部を記載している。
[Imprint mold]
Next, the imprint mold of the present invention will be described.
The imprint mold of the present invention is a pattern forming method for simultaneously forming a first fine pattern and a second fine pattern having a size larger than the first fine pattern on the same surface, and an imprint mold used for the imprint mold manufacturing method. It is a print mold.
6 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the imprint mold of the present invention, and FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of the imprint mold shown in FIG. 6 and 7, the imprint mold 61 includes a base material 62, a concavo-convex structure region A set on one surface 62a of the base material, and a concavo-convex structure 63 positioned in the concavo-convex structure region A. ing. The concavo-convex structure 63 has a first recess 64 having a pitch P2 that is twice the pitch of the first fine pattern to be formed, and an opening corresponding to the second fine pattern. A deep second recess 66, and the second recess 66 is continuous with the adjacent first recess 64. In FIG. 6, as the first concave portion 64 and the second concave portion 66 included in the concavo-convex structure 63, concave portions having the same dimensions are illustrated for convenience.

インプリントモールド61を構成する基材62の材質は、インプリントモールド61を使用したインプリントに用いるレジストが光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。また、使用するレジストが光硬化性ではない場合や、パターン形成を行う被加工体からレジストを硬化させるための光を照射可能である場合には、基材62は光透過性を具備しなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
インプリントモールド61の基材62の厚みは、モールドの形状、材質の強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができ、例えば、300μm〜10mm程度の範囲で適宜設定することができる。また、基材62は、凹凸構造領域Aが設定される面が、その周囲の領域に対して1段、あるいは、2段以上の凸構造となっている、いわゆるメサ構造であってもよい。
When the resist used for imprinting using the imprint mold 61 is photocurable, the material of the base material 62 constituting the imprint mold 61 is a material that can transmit irradiation light for curing these. For example, in addition to glass such as quartz glass, silicate glass, calcium fluoride, magnesium fluoride, and acrylic glass, sapphire and gallium nitride, and resins such as polycarbonate, polystyrene, acrylic, and polypropylene, or Any of these laminated materials can be used. Further, when the resist to be used is not photocurable, or when light for curing the resist can be irradiated from the workpiece to be patterned, the base material 62 does not have optical transparency. In addition to the above materials, for example, metals such as silicon, nickel, titanium, and aluminum, alloys thereof, oxides, nitrides, or any laminated material thereof can be used.
The thickness of the base material 62 of the imprint mold 61 can be set in consideration of the shape of the mold, the strength of the material, suitability for handling, and the like, and can be set as appropriate within a range of about 300 μm to 10 mm, for example. Further, the base material 62 may have a so-called mesa structure in which the surface on which the concavo-convex structure region A is set has a convex structure of one step or two steps or more with respect to the surrounding region.

このようなインプリントモールド61は、後述するように、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法において、被加工体の一の面に芯材パターンを形成するインプリントに使用するものである。したがって、上記の第1凹部64の深さD1と幅W′1、および、第2凹部66の深さD2と幅W′2は、形成しようとする芯材パターンの低凸部の高さと幅、および、高凸部の高さと幅を考慮して適宜設定することがでる。また、第2凹部66の深さD2は、第1凹部64の深さD1の2倍以上であることが好ましい。第2凹部66の深さD2が、第1凹部64の深さD1の2倍未満であると、インプリントモールド61を使用して芯材パターンを形成する本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法において、パターン形成の工程中で側壁パターンの倒れ、消失が生じることになり好ましくない。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターンに施す場合、インプリントモールド61の第1凹部64の深さD1と幅W′1、および、第2凹部66の深さD2と幅W′2は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
As described later, such an imprint mold 61 is used for imprinting in which a core material pattern is formed on one surface of a workpiece in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention. is there. Therefore, the depth D1 and width W′1 of the first recess 64 and the depth D2 and width W′2 of the second recess 66 are the height and width of the low protrusion of the core material pattern to be formed. And it can be appropriately set in consideration of the height and width of the high convex portion. The depth D2 of the second recess 66 is preferably at least twice the depth D1 of the first recess 64. When the depth D2 of the second recess 66 is less than twice the depth D1 of the first recess 64, the pattern forming method and imprint mold of the present invention for forming the core material pattern using the imprint mold 61 In this manufacturing method, the sidewall pattern collapses and disappears during the pattern formation process, which is not preferable.
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern, the depth D1 and the width W′1 of the first recess 64 of the imprint mold 61 are performed. The depth D2 and the width W′2 of the second recess 66 can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, the slimming conditions, and the like.

図7に示される例では、インプリントモールド61の第2凹部66の壁面が、基材62の一の面62aに対して垂直に形成されているが、図8に示すように、第2凹部66の底部近傍の壁面が、基材62の一の面62aに対して傾斜するものであってもよい。また、第2凹部66の底部近傍の壁面のみが傾斜するものであってもよい。
図9は、本発明のインプリントモールドの他の実施形態を示す図7相当の部分拡大断面図である。図9において、インプリントモールド61′は、基材62と、この基材の一の面62aに設定された凹凸構造領域Aと、凹凸構造領域Aに位置する凹凸構造63と、を備えている。凹凸構造63は、形成しようとする第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチP2を有する第1凹部64と、第2微細パターンに対応する開口部を有し第1凹部64よりも深い第2凹部66と、を有している。そして、第2凹部66と第1凹部64との間には隔壁部65が位置しており、第2凹部66は第1凹部64から離間した状態となっている。
In the example shown in FIG. 7, the wall surface of the second recess 66 of the imprint mold 61 is formed perpendicular to the one surface 62a of the base material 62, but as shown in FIG. The wall surface near the bottom of 66 may be inclined with respect to one surface 62 a of the base material 62. In addition, only the wall surface near the bottom of the second recess 66 may be inclined.
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view corresponding to FIG. 7 showing another embodiment of the imprint mold of the present invention. In FIG. 9, the imprint mold 61 ′ includes a base material 62, a concavo-convex structure region A set on one surface 62 a of the base material, and a concavo-convex structure 63 positioned in the concavo-convex structure region A. . The concavo-convex structure 63 has a first recess 64 having a pitch P2 that is twice the pitch of the first fine pattern to be formed, and an opening corresponding to the second fine pattern. A deep second recess 66. A partition wall 65 is located between the second recess 66 and the first recess 64, and the second recess 66 is separated from the first recess 64.

インプリントモールド61′の第1凹部64の深さD1と幅W′1、および、第2凹部66の深さD2と幅W′2は、形成しようとする芯材パターンの低凸部の高さと幅、および、高凸部の高さと幅を考慮して適宜設定することがでる。また、第2凹部66の深さD2は、第1凹部64の深さD1よりも大きければよく、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にインプリントモールド61′を使用した場合、形成する芯材パターンの高凸部が、エッチングマスクとして機能できるような高さとなるように、第2凹部66の深さD2を適宜設定することができる。また、隔壁65の幅G′は、形成しようとする芯材パターンにおける高凸部34と隣接する低凸部32との間隙の幅G(図4(A)参照)を決定するものである。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターンに施す場合、インプリントモールド61′の第1凹部64の深さD1と幅W′1、第2凹部66の深さD2と幅W′2、および、隔壁65の幅G′は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
上述の実施形態は例示であり、本発明のインプリントモールドはこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、複数種の第2凹部を有するものであってよく、この場合、第2凹部の深さは共通で、開口形状、開口面積を形成しようとする第2微細パターンに応じたものとすることができる。
The depth D1 and width W′1 of the first recess 64 of the imprint mold 61 ′ and the depth D2 and width W′2 of the second recess 66 are the height of the low protrusion of the core material pattern to be formed. The width and width and the height and width of the high protrusion can be set as appropriate. Further, the depth D2 of the second recess 66 may be larger than the depth D1 of the first recess 64, and the imprint mold 61 ′ is used in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above. In this case, the depth D2 of the second concave portion 66 can be appropriately set so that the high convex portion of the core material pattern to be formed has a height that can function as an etching mask. The width G ′ of the partition wall 65 determines the width G (see FIG. 4A) between the high convex portion 34 and the adjacent low convex portion 32 in the core material pattern to be formed.
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern, the depth D1 and the width W ′ of the first concave portion 64 of the imprint mold 61 ′. 1. The depth D2 and width W′2 of the second recess 66 and the width G ′ of the partition wall 65 can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, and the like.
The above-described embodiments are exemplifications, and the imprint mold of the present invention is not limited to these embodiments. For example, it may have a plurality of types of second recesses, and in this case, the depth of the second recesses is the same, and according to the second fine pattern for forming the opening shape and opening area. Can do.

<芯材パターンの形成について>
次に、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターンの形成について説明する。
芯材パターンの形成は、例えば、下記に例示する[1]〜[4]を挙げることができる。
(芯材パターンの形成[1])
まず、上述の本発明のインプリントモールドを使用した芯材パターンの形成について説明する。
図10は、上述の本発明のインプリントモールド61を使用して、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン21を形成する例を説明するための工程図である。この芯材パターン21の形成では、被加工体11の一の面に硬化型のレジスト20を供給し、インプリントモールド61と被加工体11とを近接させて、インプリントモールド61と被加工体11との間にレジスト20を展開する(図10(A))。
<About the formation of the core material pattern>
Next, the formation of the core material pattern in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above will be described.
Examples of the formation of the core material pattern include [1] to [4] exemplified below.
(Formation of core material pattern [1])
First, formation of the core material pattern using the above-described imprint mold of the present invention will be described.
FIG. 10 is a process diagram for explaining an example of forming the core material pattern 21 in the above-described pattern forming method and imprint mold manufacturing method of the present invention using the above-described imprint mold 61 of the present invention. is there. In forming the core material pattern 21, the curable resist 20 is supplied to one surface of the workpiece 11, the imprint mold 61 and the workpiece 11 are brought close to each other, and the imprint mold 61 and the workpiece are formed. The resist 20 is developed between the two (FIG. 10A).

図示例において、被加工体11は、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置するものであり、硬化型のレジスト20をハードマスク材料層14上に供給する。このような被加工体11は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体11と同様であり、ここでの説明は省略する。
レジスト20は、公知の光硬化型レジスト、あるいは、熱硬化型レジストを使用することができる。このようなレジスト20は、例えば、インクジェットヘッドから被加工体11の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト20をスピンコート法により被加工体11上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト20を硬化させて前駆芯材パターン20′とし、その後、インプリントモールド61を離間し(図10(B))、前駆芯材パターン20′の凸部間に位置する残膜を除去することにより、被加工体11上に芯材パターン21を形成する(図10(C))。
また、図8に示したインプリントモールド61を用いて、上記と同様に芯材パターンを形成することにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図3(A)に示されるような芯材パターン21′を形成することができる。
In the illustrated example, the workpiece 11 is such that the hard mask material layer 14 as the first workpiece is positioned on one surface of the substrate 12 as the second workpiece, and the curable resist 20 is hardened. It is supplied on the mask material layer 14. Such a workpiece 11 is the same as the workpiece 11 described in the above-described pattern forming method and imprint mold manufacturing method of the present invention, and a description thereof is omitted here.
As the resist 20, a known photo-curing resist or a thermosetting resist can be used. Such a resist 20 can be supplied as a droplet to a desired part of the workpiece 11 from an inkjet head, for example. Further, the resist 20 may be supplied onto the workpiece 11 by spin coating.
Next, the resist 20 is cured to form a precursor core material pattern 20 ′, and then the imprint mold 61 is separated (FIG. 10B), and a remaining film located between the convex portions of the precursor core material pattern 20 ′ is formed. By removing, the core material pattern 21 is formed on the workpiece 11 (FIG. 10C).
Further, by using the imprint mold 61 shown in FIG. 8 to form the core material pattern in the same manner as described above, the pattern forming method of the present invention described above and the imprint mold manufacturing method shown in FIG. A core material pattern 21 'as shown in FIG.

図11は、上述の本発明のインプリントモールド61′を使用して、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン31を形成する例を説明するための工程図である。この芯材パターン31の形成においても、被加工体11の一の面に硬化型のレジスト30を供給し、インプリントモールド61′と被加工体11とを近接させて、インプリントモールド61′と被加工体11との間にレジスト30を展開する(図11(A))。レジスト30の供給は、上述のレジスト20の供給と同様とすることができる。
次に、レジスト30を硬化させて前駆芯材パターン30′とし、その後、インプリントモールド61′を離間し(図11(B))、前駆芯材パターン30′の凸部間に位置する残膜を除去することにより、被加工体11上に芯材パターン31を形成する(図11(C))。
このように、本発明のインプリントモールドを使用することにより、高さの異なる低凸部と高凸部を有する芯材パターンを1回のインプリントにより形成することができ、かつ、形成する芯材パターンの形状、寸法は、使用するインプリントモールドの精度が反映された高い精度であり、本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の実施を容易、確実なものとすることができる。
FIG. 11 is a process diagram for explaining an example of forming the core material pattern 31 in the above-described pattern forming method and imprint mold manufacturing method of the present invention using the above-described imprint mold 61 ′ of the present invention. It is. Also in the formation of the core material pattern 31, the curable resist 30 is supplied to one surface of the workpiece 11, the imprint mold 61 ′ and the workpiece 11 are brought close to each other, and the imprint mold 61 ′ A resist 30 is developed between the workpiece 11 (FIG. 11A). The supply of the resist 30 can be the same as the supply of the resist 20 described above.
Next, the resist 30 is cured to form a precursor core material pattern 30 ′, and then the imprint mold 61 ′ is separated (FIG. 11B), and the remaining film located between the convex portions of the precursor core material pattern 30 ′. Is removed to form the core material pattern 31 on the workpiece 11 (FIG. 11C).
Thus, by using the imprint mold of the present invention, a core material pattern having a low convex portion and a high convex portion having different heights can be formed by one imprint, and the core to be formed The shape and dimensions of the material pattern are high accuracy reflecting the accuracy of the imprint mold to be used, and the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention can be easily and reliably performed. .

(芯材パターンの形成[2])
図12は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン21を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体11の一の面に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により低凸部22と高凸部の基部22″となるレジストパターンを形成する(図12(A))。このように形成する高凸部の基部22″は、一部の低凸部22と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
図示例において、被加工体11は、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置するものであり、低凸部22と高凸部の基部22″となるレジストパターンをハードマスク材料層14上に形成する。このような被加工体11は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体11と同様であり、ここでの説明は省略する。
(Core pattern formation [2])
FIG. 12 is a process diagram for explaining another example of forming the core material pattern 21 in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above.
In this example, first, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied to one surface of the workpiece 11, and then, the base of the low convex portion 22 and the high convex portion is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. A resist pattern to be 22 ″ is formed (FIG. 12A). The base portion 22 ″ of the high convex portion thus formed is continuous with some of the low convex portions 22, and in the illustrated example, The boundary is indicated by a chain line for convenience.
In the illustrated example, the workpiece 11 is such that the hard mask material layer 14 as the first processed body is positioned on one surface of the base material 12 as the second processed body, and the low convex portion 22 and the high convex portion. A resist pattern to be a base 22 ″ of the portion is formed on the hard mask material layer 14. Such a workpiece 11 is processed by the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method described above. Since it is the same as that of the body 11, description here is abbreviate | omitted.

次いで、低凸部22と高凸部の基部22″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部22″にレジストパターン24′を形成する(図12(B))。これにより、被加工体11上に芯材パターン21を形成することができる(図12(C))。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン21に施す場合、上記のように形成する低凸部22と高凸部の基部22″、および、レジストパターン24′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記のレジストパターン24′を形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、底部24′bよりも上部24′aが小さくなるような傾斜を側面24′cに有する形状のレジストパターン24′を形成してもよい(図13(A))。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図3(A)に示されるような芯材パターン21′を形成することができる(図13(B))。
Next, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the low convex portion 22 and the high convex base portion 22 ″, and then the high convex base portion 22 is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. A resist pattern 24 'is formed on "" (FIG. 12B). Thereby, the core material pattern 21 can be formed on the to-be-processed body 11 (FIG.12 (C)).
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern 21, the low convex portion 22 and the high convex portion base 22 formed as described above. ″ And the dimension of the resist pattern 24 ′ can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, and the like.
Further, in the electron beam lithography method or the photolithography method for forming the resist pattern 24 ', the bottom portion 24 is obtained by giving gradation to electron beam irradiation or light irradiation, or by adjusting development conditions. A resist pattern 24 ′ having a slope on the side surface 24 ′ c such that the upper portion 24 ′ a becomes smaller than ‘b’ may be formed (FIG. 13A). Thereby, it is possible to form the core material pattern 21 ′ as shown in FIG. 3A mentioned in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention (FIG. 13B).

図14は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン31を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体11の第1加工体であるハードマスク材料層14に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により低凸部32と高凸部の基部32″となるレジストパターンを形成する(図14(A))。ここでは、高凸部の基部32″を低凸部32から離間するように形成し、基部32″と隣接する低凸部32との間隙の幅Gは、上述の芯材パターン31における高凸部34と隣接する低凸部32との間隙の幅Gと同様とする。
FIG. 14 is a process diagram for explaining another example of forming the core material pattern 31 in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above.
In this example, first, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied to the hard mask material layer 14 which is the first processed body of the workpiece 11, and then the low convexity is formed by the electron beam lithography method or the photolithography method. A resist pattern is formed to be the portion 32 and the base portion 32 ″ of the high convex portion (FIG. 14A). Here, the base portion 32 ″ of the high convex portion is formed so as to be separated from the low convex portion 32, and the base portion 32 is formed. The width G of the gap between ″ and the adjacent low protrusion 32 is the same as the width G of the gap between the high protrusion 34 and the adjacent low protrusion 32 in the core material pattern 31 described above.

次いで、低凸部32と高凸部の基部32″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部32″にレジストパターン34′を形成する(図14(B))。これにより、被加工体11上に芯材パターン31を形成することができる(図14(C))。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン31に施す場合、上記のように形成する低凸部32と高凸部の基部32″の寸法、レジストパターン34′の寸法、および、基部32″と隣接する低凸部32との間隙の幅は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
Next, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the low convex portion 32 and the high convex base portion 32 ″, and then the high convex base portion 32 is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. A resist pattern 34 'is formed on "" (FIG. 14B). Thereby, the core material pattern 31 can be formed on the workpiece 11 (FIG. 14C).
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern 31, the low convex portion 32 and the high convex base portion 32 formed as described above. The dimension of "", the dimension of the resist pattern 34 ', and the width of the gap between the base 32 "and the adjacent low convex part 32 can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, and the like.

(芯材パターンの形成[3])
図15は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン21を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、基材102に、低凸部22に対応してピッチP2で形成された凹部104と、高凸部24の低凸部22と同じ高さまでの形状に対応する凹部104′とを含む凹凸構造103を備えたインプリントモールド101を準備する(図15(A))。このインプリントモールド101の基材102は、上述の本発明のインプリントモールドを構成する基材と同様とすることができる。
次に、被加工体11の一の面に硬化型のレジスト20を供給し、インプリントモールド101と被加工体11とを近接させて、インプリントモールド101と被加工体11との間にレジスト20を展開する(図15(B))。
(Core pattern formation [3])
FIG. 15 is a process diagram for explaining another example of forming the core material pattern 21 in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above.
In this example, first, the concave portions 104 formed at the pitch P <b> 2 corresponding to the low convex portions 22 and the concave portions 104 ′ corresponding to the same height as the low convex portions 22 of the high convex portions 24 are formed on the base material 102. The imprint mold 101 provided with the concavo-convex structure 103 including is prepared (FIG. 15A). The base material 102 of the imprint mold 101 can be the same as the base material constituting the above-described imprint mold of the present invention.
Next, a curable resist 20 is supplied to one surface of the workpiece 11, the imprint mold 101 and the workpiece 11 are brought close to each other, and the resist is placed between the imprint mold 101 and the workpiece 11. 20 is expanded (FIG. 15B).

図示例において、被加工体11は、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置するものであり、硬化型のレジスト20をハードマスク材料層14上に供給する。このような被加工体11は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体11と同様であり、ここでの説明は省略する。
レジスト20は、公知の光硬化型レジスト、あるいは、熱硬化型レジストを使用することができる。このようなレジスト20は、例えば、インクジェットヘッドから被加工体11の所望の部位に液滴として供給することができる。また、レジスト20をスピンコート法により被加工体11上に供給するようにしてもよい。
次に、レジスト20を硬化させ、インプリントモールド101を離間し、上記の凹部104と凹部104′に対応する凸部間に位置する残膜を除去することにより、低凸部22と、高凸部の基部22″を形成する(図15(C))。このように形成する高凸部の基部22″は、一部の低凸部22と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
次いで、低凸部22と高凸部の基部22″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部22″にレジストパターン24′を形成する(図15(D))。これにより、被加工体11上に芯材パターン21を形成することができる。
In the illustrated example, the workpiece 11 is such that the hard mask material layer 14 as the first workpiece is positioned on one surface of the substrate 12 as the second workpiece, and the curable resist 20 is hardened. It is supplied on the mask material layer 14. Such a workpiece 11 is the same as the workpiece 11 described in the above-described pattern forming method and imprint mold manufacturing method of the present invention, and a description thereof is omitted here.
As the resist 20, a known photo-curing resist or a thermosetting resist can be used. Such a resist 20 can be supplied as a droplet to a desired part of the workpiece 11 from an inkjet head, for example. Further, the resist 20 may be supplied onto the workpiece 11 by spin coating.
Next, the resist 20 is cured, the imprint mold 101 is separated, and the remaining film located between the convex portions corresponding to the concave portion 104 and the concave portion 104 ′ is removed. The base 22 ″ of the portion is formed (FIG. 15C). The base 22 ″ of the high convex portion thus formed is continuous with some of the low convex portions 22, and in the illustrated example, the boundary between the two Is indicated by a chain line for convenience.
Next, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the low convex portion 22 and the high convex base portion 22 ″, and then the high convex base portion 22 is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. A resist pattern 24 'is formed on "" (FIG. 15D). Thereby, the core material pattern 21 can be formed on the workpiece 11.

尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン21に施す場合、上記のように形成する低凸部22と高凸部の基部22″、および、レジストパターン24′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記のレジストパターン24′を形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、底部24′bよりも上部24′aが小さくなるような傾斜を側面24′cに有する形状のレジストパターン24′を形成してもよい(図13(A)参照)。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図3(A)に示されるような芯材パターン21′を形成することができる(図13(B)参照)。
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern 21, the low convex portion 22 and the high convex portion base 22 formed as described above. ″ And the dimension of the resist pattern 24 ′ can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, and the like.
Further, in the electron beam lithography method or the photolithography method for forming the resist pattern 24 ', the bottom portion 24 is obtained by giving gradation to electron beam irradiation or light irradiation, or by adjusting development conditions. A resist pattern 24 ′ having a slope on the side surface 24 ′ c so that the upper portion 24 ′ a becomes smaller than ‘b’ may be formed (see FIG. 13A). Thereby, the core material pattern 21 ′ as shown in FIG. 3A mentioned in the pattern forming method of the present invention and the imprint mold manufacturing method can be formed (see FIG. 13B). .

図16は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン31を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、基材102に、低凸部22に対応してピッチP2で形成された凹部104と、高凸部24の低凸部22と同じ高さまでの形状に対応する凹部104′と、凹部104′と隣接する凹部104の間に位置する隔壁部105を有する凹凸構造103を備えたインプリントモールド101′を準備する(図16(A))。隔壁部105の幅G′は、形成しようとする芯材パターンにおける高凸部34と隣接する低凸部32との間隙の幅G(図4(A)参照)を決定するものである。このインプリントモールド101′の基材102は、上述の本発明のインプリントモールドを構成する基材と同様とすることができる。
次に、被加工体11の一の面に硬化型のレジスト30を供給し、インプリントモールド101′と被加工体11とを近接させて、インプリントモールド101′と被加工体11との間にレジスト30を展開する(図16(B))。
次に、レジスト30を硬化させ、インプリントモールド101′を離間し、上記の凹部104と凹部104′に対応する凸部間に位置する残膜を除去することにより、低凸部32と、高凸部の基部32″を形成する(図16(C))。
FIG. 16 is a process diagram for explaining another example of forming the core material pattern 31 in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above.
In this example, first, the concave portions 104 formed at the pitch P <b> 2 corresponding to the low convex portions 22 and the concave portions 104 ′ corresponding to the same height as the low convex portions 22 of the high convex portions 24 are formed on the base material 102. Then, an imprint mold 101 ′ having a concavo-convex structure 103 having a partition wall portion 105 located between the concave portion 104 ′ and the adjacent concave portion 104 is prepared (FIG. 16A). The width G ′ of the partition wall portion 105 determines the width G (see FIG. 4A) between the high convex portion 34 and the adjacent low convex portion 32 in the core material pattern to be formed. The base material 102 of the imprint mold 101 ′ can be the same as the base material constituting the above-described imprint mold of the present invention.
Next, a curable resist 30 is supplied to one surface of the workpiece 11, the imprint mold 101 ′ and the workpiece 11 are brought close to each other, and between the imprint mold 101 ′ and the workpiece 11. Then, the resist 30 is developed (FIG. 16B).
Next, the resist 30 is cured, the imprint mold 101 ′ is separated, and the remaining film located between the concave portions 104 and the convex portions corresponding to the concave portions 104 ′ is removed. A convex base 32 ″ is formed (FIG. 16C).

次いで、低凸部32と高凸部の基部32″を被覆するように電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により高凸部の基部32″にレジストパターン34′を形成する(図16(D))。これにより、被加工体11上に芯材パターン31を形成することができる。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン31に施す場合、上記のように形成する低凸部32と高凸部の基部32″の寸法、基部32″と隣接する低凸部32との間隙の幅、レジストパターン34′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
Next, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the low convex portion 32 and the high convex base portion 32 ″, and then the high convex base portion 32 is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. A resist pattern 34 'is formed on "" (FIG. 16D). Thereby, the core material pattern 31 can be formed on the workpiece 11.
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern 31, the low convex portion 32 and the high convex base portion 32 formed as described above. The dimension of "", the width of the gap between the base 32 "and the adjacent low convex part 32, and the dimension of the resist pattern 34 'can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, and the like.

(芯材パターンの形成[4])
図17は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン21を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体11の一の面に、芯材パターン用の第1材料を用いて第1薄膜20aを形成し、この第1材料とはエッチング耐性が異なる芯材パターン用の第2材料を用いて第2薄膜20bを第1薄膜20a上に形成し、この第2薄膜20b上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第1エッチングマスク25aを形成する(図17(A))。
図示例において、被加工体11は、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置するものであり、ハードマスク材料層14上に第1薄膜20a、第2薄膜20bをこの順に積層する。このような被加工体11は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法にて説明した被加工体11と同様であり、ここでの説明は省略する。
(Formation of core material pattern [4])
FIG. 17 is a process diagram for explaining another example of forming the core material pattern 21 in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above.
In this example, first, the first thin film 20a is formed on one surface of the workpiece 11 by using the first material for the core material pattern, and the first material for the core material pattern is different in etching resistance from the first material. A second thin film 20b is formed on the first thin film 20a by using the second material, and an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied on the second thin film 20b. Thereafter, an electron beam lithography method or photolithography is applied. A first etching mask 25a is formed by the method (FIG. 17A).
In the illustrated example, the workpiece 11 is such that the hard mask material layer 14 as the first workpiece is located on one surface of the base material 12 as the second workpiece, and the workpiece 11 is on the hard mask material layer 14. The first thin film 20a and the second thin film 20b are stacked in this order. Such a workpiece 11 is the same as the workpiece 11 described in the above-described pattern forming method and imprint mold manufacturing method of the present invention, and a description thereof is omitted here.

上記の芯材パターン用の第1材料、第2材料としては、上述の芯材パターンの形成[1]〜[3]で使用する硬化型のレジストを除く材料を使用することができ、例えば、ポリシリコン、酸化ケイ素、窒化珪素、炭化珪素等のシリコン化合物等を挙げることができ、第1材料と第2材料の加工適性、芯材パターンの除去適性、ハードマスク材料層14とのエッチング選択比等を考慮して適宜選定することができる。第1材料と第2材料との加工適性は、エッチング耐性が異なる材料を使用することにより得ることができ、例えば、第1材料として窒化珪素、第2材料として酸化珪素を使用することができる。
次に、第1エッチングマスク25aを介して第2薄膜20bをドライエッチングして、第1薄膜20a上に高凸部の上部パターン24′を形成する(図17(B))。この第2薄膜20bをドライエッチングでは、第1薄膜20aはエッチングストッパーとして機能する。
次いで、上部パターン24′と第1薄膜20aを被覆するように、電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第2エッチングマスク25bを形成する(図17(C))。
As the first material and the second material for the core material pattern, materials other than the curable resist used in the formation of the core material pattern [1] to [3] can be used. Examples thereof include silicon compounds such as polysilicon, silicon oxide, silicon nitride, and silicon carbide. The processability of the first material and the second material, the ability to remove the core material pattern, and the etching selectivity with the hard mask material layer 14 It can be selected as appropriate in consideration of the above. The processability of the first material and the second material can be obtained by using materials having different etching resistances. For example, silicon nitride can be used as the first material and silicon oxide can be used as the second material.
Next, the second thin film 20b is dry-etched through the first etching mask 25a to form an upper pattern 24 ′ having a high convex portion on the first thin film 20a (FIG. 17B). In dry etching the second thin film 20b, the first thin film 20a functions as an etching stopper.
Next, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the upper pattern 24 'and the first thin film 20a, and then a second etching mask 25b is formed by electron beam lithography or photolithography. (FIG. 17C).

次に、第2エッチングマスク25bを介して第1薄膜20aをドライエッチングして、低凸部22を形成するとともに、高凸部の基部22″を形成して上部パターン24′と一体として高凸部24とすることにより芯材パターン21を形成することができる(図17(D))。このように形成する高凸部の基部22″は、一部の低凸部22と連続しており、図示例では、両者の境界を便宜的に鎖線で示している。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン21に施す場合、上記のように形成する低凸部22と高凸部の基部22″、および、第2薄膜のパターン24′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
また、上記の第2エッチングマスク25bを形成するための電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法において、電子線照射、光照射に階調をもたせることにより、あるいは、現像条件等を調整することにより、第2エッチングマスク25bの周縁部の厚みを薄くすることにより、第2薄膜のパターン24′を、その側面24′cに、その底部24′bよりも上部24′aが小さくなるような傾斜を有するよう形成してもよい(図13(A)参照)。これにより、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法で挙げた図3(A)に示されるような芯材パターン21′を形成することができる(図13(B)参照)。
Next, the first thin film 20a is dry-etched through the second etching mask 25b to form the low convex portion 22, and the high convex base portion 22 ″ is formed so as to be integrated with the upper pattern 24 ′. The core material pattern 21 can be formed by forming the portion 24 (FIG. 17D) The base portion 22 ″ of the high convex portion thus formed is continuous with some of the low convex portions 22. In the illustrated example, the boundary between the two is indicated by a chain line for convenience.
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern 21, the low convex portion 22 and the high convex portion base 22 formed as described above. ″ And the dimension of the second thin film pattern 24 ′ can be appropriately set in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, and the like.
In addition, in the electron beam lithography method or the photolithography method for forming the second etching mask 25b described above, the electron beam irradiation or the light irradiation has gradation, or the development conditions are adjusted to adjust the first etching mask 25b. 2. By reducing the thickness of the peripheral edge of the etching mask 25b, the second thin film pattern 24 'is inclined on the side surface 24'c so that the upper part 24'a is smaller than the bottom part 24'b. (See FIG. 13A). Thereby, the core material pattern 21 ′ as shown in FIG. 3A mentioned in the pattern forming method of the present invention and the imprint mold manufacturing method can be formed (see FIG. 13B). .

図18は、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法における芯材パターン31を形成する他の例を説明するための工程図である。
この例では、まず、被加工体11の一の面に、芯材パターン用の第1材料を用いて第1薄膜30aを形成し、この第1材料とはエッチング耐性が異なる芯材パターン用の第2材料を用いて第2薄膜30bを第1薄膜30a上に形成し、この第2薄膜30b上に電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第1エッチングマスク35aを形成する(図17(A))。
芯材パターン用の第1材料、第2材料としては、上述の図17を参照して説明した芯材パターンの形成における第1材料、第2材料と同様とすることができる。
次に、第1エッチングマスク35aを介して第2薄膜30bをドライエッチングして、第1薄膜30a上に高凸部の上部パターン34′を形成する(図18(B))。この第2薄膜30bをドライエッチングでは、第1薄膜30aはエッチングストッパーとして機能する。
FIG. 18 is a process diagram for explaining another example of forming the core material pattern 31 in the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above.
In this example, first, the first thin film 30a is formed on one surface of the workpiece 11 using the first material for the core material pattern, and the first thin film 30a has a different etching resistance from the first material. A second thin film 30b is formed on the first thin film 30a using a second material, and an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied on the second thin film 30b, and then an electron beam lithography method or photolithography is applied. A first etching mask 35a is formed by the method (FIG. 17A).
The first material and the second material for the core material pattern can be the same as the first material and the second material in the formation of the core material pattern described with reference to FIG.
Next, the second thin film 30b is dry-etched through the first etching mask 35a to form an upper pattern 34 'having a high convex portion on the first thin film 30a (FIG. 18B). In dry etching the second thin film 30b, the first thin film 30a functions as an etching stopper.

次いで、上部パターン34′と第1薄膜30aを被覆するように、電子線感応型あるいは光感応型のレジストを塗布し、その後、電子線リソグラフィー法あるいはフォトリソグラフィー法により第2エッチングマスク35bを形成する(図18(C))。
次に、第2エッチングマスク35bを介して第1薄膜30aをドライエッチングして、低凸部32を形成するとともに、高凸部の基部32″を形成して上部パターン34′と一体として高凸部34とすることにより芯材パターン31を形成することができる(図18(D))。ここでは、高凸部の基部32″を低凸部32から離間するように形成し、基部32″と隣接する低凸部32との間隙の幅Gは、上述の芯材パターン31における高凸部34と隣接する低凸部32との間隙の幅Gと同様とする。
尚、上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明で記載したスリミング処理を芯材パターン31に施す場合、上記のように形成する低凸部32と高凸部の基部32″の寸法、基部32″と隣接する低凸部32との間隙の幅G、および、第2薄膜のパターン34′の寸法は、スリミング後の寸法、スリミング条件等を考慮して適宜設定することができる。
Next, an electron beam sensitive or light sensitive resist is applied so as to cover the upper pattern 34 'and the first thin film 30a, and then a second etching mask 35b is formed by an electron beam lithography method or a photolithography method. (FIG. 18C).
Next, the first thin film 30a is dry-etched through the second etching mask 35b to form the low convex portion 32, and the high convex base portion 32 ″ is formed so as to be integrated with the upper pattern 34 ′. The core pattern 31 can be formed by forming the portion 34 (FIG. 18D). Here, the base portion 32 ″ of the high convex portion is formed so as to be separated from the low convex portion 32, and the base portion 32 ″ is formed. The width G of the gap between the adjacent low convex portions 32 is the same as the width G of the gap between the high convex portion 34 and the adjacent low convex portion 32 in the core material pattern 31 described above.
When the slimming process described in the explanation of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention is applied to the core material pattern 31, the low convex portion 32 and the high convex base portion 32 formed as described above. The dimension of ″, the width G of the gap between the base 32 ″ and the adjacent low protrusion 32, and the dimension of the second thin film pattern 34 ′ should be set appropriately in consideration of the dimension after slimming, slimming conditions, etc. Can do.

上述の本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法の説明では、被加工体として、第2加工体である基材12の一方の面に、第1加工体であるハードマスク材料層14が位置する被加工体11を使用し、ハードマスク材料層14をドライエッチングしてハードマスクを形成した後、このハードマスクを介して基材12をエッチングして第1微細パターン13aと、第2微細パターン13bを形成するが、本発明にて使用する被加工体、および、パターン形成は、上記の実施態様に限定されるものではない。例えば、被加工体として、基材12のみからなる被加工体11を使用し、ハードマスク材料層14のドライエッチングによるハードマスク形成を行うことなく、直接、基材12に第1微細パターン13aと当該第1微細パターン13aよりも寸法の大きい第2微細パターン13b(図2(D)参照)を形成してもよい。   In the description of the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention described above, the hard mask material layer 14 as the first processed body is formed on one surface of the substrate 12 as the second processed body as the processed body. After the hard mask material layer 14 is dry-etched to form a hard mask, the substrate 12 is etched through the hard mask to form the first fine pattern 13a and the second fine pattern 13a. Although the fine pattern 13b is formed, the workpiece and pattern formation used in the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, the workpiece 11 consisting only of the substrate 12 is used as the workpiece, and the first fine pattern 13a and the first fine pattern 13a are directly formed on the substrate 12 without performing hard mask formation by dry etching of the hard mask material layer 14. A second fine pattern 13b (see FIG. 2D) having a size larger than that of the first fine pattern 13a may be formed.

また、図19に示されるように、被加工体として、基材12の一方の面に第2加工体である被加工層14Aと、第1加工体であるハードマスク材料層14Bが積層された被加工体11′を使用し、本発明のパターン形成方法により、被加工体11′の第1加工体であるハードマスク材料層14B上に芯材パターン21を形成し(図19(A))、その後、芯材パターン21を被覆するように側壁材料膜を形成し、この側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する芯材パターンの側壁に側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、次いで、芯材パターン21の高凸部24が残存するようにして低凸部22を除去し、側壁パターン45(45a,45b)および残存している高凸部24をエッチングマスク(図19(B))としてハードマスク材料層14Bをドライエッチングして、第1微細パターン形成用のハードマスク15aと、この第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細形成用のハードマスク15bからなるハードマスク15を形成し(図19(C))、その後、このハードマスク15をエッチングマスクとして第2加工体である被加工層14Aをドライエッチングして、第1微細パターン13aと、この第1微細パターン13aよりも寸法の大きい第2微細パターン13bを同時に形成してもよい(図19(D))。このような被加工体11′の基材12、第2加工体である被加工層14Aとしては、例えば、ベース基板と機能層との組み合わせとすることができる。
このような被加工体11′を用いる場合においても、上述のような芯材パターン21′、31を被加工体11′に形成することにより本発明のパターン形成方法、インプリントモールドの製造方法を実施することができる。
Further, as shown in FIG. 19, a processed layer 14 </ b> A as a second processed body and a hard mask material layer 14 </ b> B as a first processed body were laminated on one surface of the base material 12 as the processed body. Using the workpiece 11 ′, the core material pattern 21 is formed on the hard mask material layer 14B which is the first workpiece of the workpiece 11 ′ by the pattern forming method of the present invention (FIG. 19A). Thereafter, a sidewall material film is formed so as to cover the core material pattern 21, the sidewall material film and the core material pattern are subjected to etching treatment, and a sidewall pattern made of the sidewall material film is formed on the sidewall of the remaining core material pattern Then, the low convex portion 22 is removed so that the high convex portion 24 of the core material pattern 21 remains, and the sidewall pattern 45 (45a, 45b) and the remaining high convex portion 24 are etched. FIG. 19 ( )), The hard mask material layer 14B is dry-etched to form a hard mask 15 comprising a hard mask 15a for forming a first fine pattern and a hard mask 15b for forming a second fine pattern having a size larger than the first fine pattern. After that, the processed layer 14A as the second processed body is dry-etched using the hard mask 15 as an etching mask, and the first fine pattern 13a and the first fine pattern 13a are formed. Alternatively, the second fine pattern 13b having a larger dimension may be formed at the same time (FIG. 19D). As the base material 12 of the workpiece 11 ′ and the workpiece layer 14A as the second workpiece, for example, a combination of a base substrate and a functional layer can be used.
Even when such a workpiece 11 ′ is used, the pattern forming method and the imprint mold manufacturing method of the present invention can be achieved by forming the core material patterns 21 ′ and 31 as described above on the workpiece 11 ′. Can be implemented.

リソグラフィー法によりパターン形成可能な最小寸法未満の寸法のパターン形成が必要な種々の製造分野に適用可能である。   The present invention can be applied to various manufacturing fields in which pattern formation with a dimension smaller than the minimum dimension that can be patterned by the lithography method is required.

11,11′…被加工体
21,21′,31…芯材パターン
22,32…低凸部
24,34…高凸部
41…側壁材料膜
45,45a,45b…側壁パターン
13a…第1微細パターン
13b…第2微細パターン
61,61′…インプリントモールド
62…基材
63…凹凸構造
64…第1凹部
66…第2凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 11 '... Workpiece 21, 21', 31 ... Core material pattern 22, 32 ... Low convex part 24, 34 ... High convex part 41 ... Side wall material film 45, 45a, 45b ... Side wall pattern 13a ... 1st fine Pattern 13b ... 2nd fine pattern 61, 61 '... Imprint mold 62 ... Base material 63 ... Uneven structure 64 ... 1st recessed part 66 ... 2nd recessed part

このような目的を達成するために、本発明のインプリントモールドは、第1微細パターン、および、該第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法あって、前記第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチを有する第1微細パターン形成用の低凸部と、前記第2微細パターン形成用の高凸部とを有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、前記側壁材料膜および前記芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、前記芯材パターンの前記高凸部が残存するようにして前記低凸部を除去し、前記側壁パターンおよび残存している前記高凸部をエッチングマスクとして前記被加工体をエッチングして前記第1微細パターンと前記第2微細パターンとを形成するパターン形成方法に使用するインプリントモールドにおいて、基材と、前記基材の一の面に設定された凹凸構造領域と、前記凹凸構造領域に位置する凹凸構造とを備え、前記凹凸構造は、前記第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチを有する前記第1微細パターン形成用の前記低凸部に対応する第1凹部と、前記第2微細パターン形成用の前記高凸部に対応する開口部を有する第2凹部とを含み、前記第2凹部の深さは、前記第1凹部よりも深く、前記第1凹部の開口部と前記第2凹部の開口部とは、同一面に位置しているような構成とした。 In order to achieve such an object, the imprint mold of the present invention is a pattern forming method in which a first fine pattern and a second fine pattern having a dimension larger than the first fine pattern are simultaneously formed on the same surface. A core material pattern having a low convex portion for forming a first fine pattern having a pitch twice as large as a pitch of the first fine pattern and a high convex portion for forming the second fine pattern. Forming on one surface of the workpiece, forming a sidewall material film so as to cover at least the core material pattern, etching the sidewall material film and the core material pattern, and remaining the core material A sidewall pattern made of the sidewall material film is formed on a sidewall of the pattern, and the low protrusion is removed so that the high protrusion of the core material pattern remains, and the sidewall pattern and the remaining In imprint mold that uses the high protrusion and the pattern formation method by etching the workpiece as an etching mask to form a second fine pattern and the first fine pattern, a base material, the group A concavo-convex structure region set on one surface of the material, and a concavo-convex structure located in the concavo-convex structure region, wherein the concavo-convex structure has a pitch twice as large as a pitch of the first fine pattern. A first concave portion corresponding to the low convex portion for forming the first fine pattern and a second concave portion having an opening corresponding to the high convex portion for forming the second fine pattern, The depth is deeper than the first recess, and the opening of the first recess and the opening of the second recess are located on the same plane .

本発明の他の態様として、前記第1凹部と前記第2凹部との間には、前記第1凹部と前記第2凹部とを離間する隔壁部が位置しているような構成とした。 Another aspect of the present invention, the between the first recess and the second recess, the partition wall portion that separates the second recess and the first recess is the to have so that arrangement positions.

Claims (1)

第1微細パターン、および、該第1微細パターンよりも寸法の大きい第2微細パターンを同一面に同時に形成するパターン形成方法において、
前記第1微細パターンのピッチの2倍の大きさのピッチを有する第1微細パターン形成用の低凸部と、前記第2微細パターン形成用の高凸部を有する芯材パターンを被加工体の一の面に形成し、
少なくとも前記芯材パターンを被覆するように側壁材料膜を形成し、
前記側壁材料膜および芯材パターンに対してエッチング処理を施し、残存する前記芯材パターンの側壁に前記側壁材料膜からなる側壁パターンを形成し、
前記芯材パターンの前記高凸部が残存するようにして前記低凸部を除去し、
前記側壁パターンおよび残存している前記高凸部をエッチングマスクとして前記被加工体をエッチングして前記第1微細パターンと前記第2微細パターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
In a pattern forming method for simultaneously forming a first fine pattern and a second fine pattern having a size larger than the first fine pattern on the same surface,
A core material pattern having a low convex portion for forming a first fine pattern having a pitch twice as large as the pitch of the first fine pattern and a high convex portion for forming the second fine pattern is formed on a workpiece. Formed on one side,
Forming a sidewall material film so as to cover at least the core material pattern;
Etching is performed on the sidewall material film and the core material pattern, and a sidewall pattern made of the sidewall material film is formed on the sidewall of the remaining core material pattern,
Removing the low convex portion so that the high convex portion of the core material pattern remains,
The pattern forming method, wherein the workpiece is etched using the sidewall pattern and the remaining high convex portion as an etching mask to form the first fine pattern and the second fine pattern.
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