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JP5661343B2 - Pattern structure manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、熱反応型レジスト材料を用いたパターン構造の製造方法及び当該製造方法を用いて作製したモールドに関し、特にアスペクト比の大きい微細なパターン構造の製造方法に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a pattern structure using a heat-reactive resist material and a mold manufactured using the manufacturing method, and more particularly to a manufacturing method of a fine pattern structure having a large aspect ratio.

近年、半導体、光学・磁気記録等の分野において高密度化、高集積化等の要求が高まるにつれ、数百nm〜数十nm程度以下の微細パターン加工技術が必須となっている。そこで、これら微細パターン加工を実現するためにマスク・ステッパー、露光、レジスト材料等の各工程の要素技術が盛んに研究されている。   In recent years, with increasing demands for higher density and higher integration in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, etc., a fine pattern processing technique of several hundred nm to several tens of nm or less is essential. Therefore, in order to realize such fine pattern processing, elemental technologies of each process such as a mask / stepper, exposure, resist material and the like are actively studied.

レジスト材料においても多くの検討が進められている。現在、最も一般的なレジスト材料は、紫外光、電子線、X線などの露光光源に反応する光反応型有機レジスト(以下、フォトレジストともいう。)である(特許文献1、非特許文献1)。   Many studies are also being conducted on resist materials. Currently, the most common resist material is a photoreactive organic resist (hereinafter also referred to as a photoresist) that reacts with an exposure light source such as ultraviolet light, electron beam, or X-ray (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). ).

露光に用いられるレーザー光において、通常レンズで絞り込まれたレーザー光の強度は、図4に示すようなガウス分布形状を示す。このときレーザー光のスポット径は1/eで定義される。一般的にフォトレジストの反応は、E=hν(E:エネルギー、h:プランク定数、ν:波長)で表されるエネルギーを吸収することよって反応が開始される。したがってその反応は、光の強度には強く依存せず、むしろ光の波長に依存する。このため、光の照射された部分(露光部分)は、ほぼ全て反応が生じることになる。したがってフォトレジストを使った場合は、スポット径に対して忠実に露光されることになる。 In the laser light used for exposure, the intensity of the laser light normally focused by a lens shows a Gaussian distribution shape as shown in FIG. At this time, the spot diameter of the laser beam is defined by 1 / e 2 . In general, a photoresist reaction is initiated by absorbing energy represented by E = hν (E: energy, h: Planck constant, ν: wavelength). The reaction is therefore not strongly dependent on the light intensity, but rather on the wavelength of the light. For this reason, almost all reaction occurs in the irradiated portion (exposed portion). Therefore, when a photoresist is used, exposure is performed faithfully with respect to the spot diameter.

光反応型有機レジストを用いるパターン形成方法は、数百nm程度の微細なパターンを形成するには非常に有効な方法ではあるが、光反応を利用するフォトレジストを用いるため、さらに微細なパターンを形成するには、原理的に必要とされるパターンより小さなスポットで露光する必要がある。このため、小さなスポットで露光するには、露光光源として波長が短いKrFやArFレーザー等を使用せざるを得ない。しかしながら、これらのKrFやArFレーザーなどの光源装置は、非常に大型でかつ高価なため、製造コスト削減の観点からは不向きである。また、さらに波長が短い電子線、X線等の露光光源を用いる場合は、露光雰囲気を真空状態にする必要があり、真空チェンバーを使用する必要があるため、コストや大型化の観点からかなりの制限がある。   The pattern formation method using a photoreactive organic resist is a very effective method for forming a fine pattern of about several hundreds of nanometers. However, since a photoresist using a photoreaction is used, a finer pattern is formed. In order to form, it is necessary to expose with a spot smaller than the pattern required in principle. For this reason, in order to perform exposure with a small spot, it is necessary to use a KrF or ArF laser having a short wavelength as an exposure light source. However, these light source devices such as KrF and ArF lasers are very large and expensive, and are not suitable from the viewpoint of manufacturing cost reduction. In addition, when using an exposure light source such as an electron beam or X-ray having a shorter wavelength, the exposure atmosphere must be in a vacuum state, and a vacuum chamber must be used. There is a limit.

そこで、検討されているのが熱反応型レジスト材料である。この熱反応型レジスト材料は、上記の光反応を利用するフォトレジストと異なり、レーザー光を熱源として用いる熱反応を利用するレジスト材料である。以下、その原理について説明する。通常、レーザー光を物体に照射すると、図5に示すように、物体の温度もレーザー光の強度分布と同じガウス分布を示す性質がある。この時、ある温度以上で反応するレジスト、すなわち、熱反応型レジストを使うと、所定温度以上になった部分のみ反応が進むため、レーザー光のスポット径より小さな範囲を熱反応させることが可能となる。すなわち、露光光源を短波長化することなく、スポット径よりも微細なパターンを形成することが可能となるので、熱反応型レジスト材料を使うことにより、露光光源波長の影響を小さくすることができる。   Therefore, a thermal reaction type resist material is being studied. Unlike a photoresist that uses the above-described photoreaction, this thermally reactive resist material is a resist material that uses a thermal reaction that uses laser light as a heat source. Hereinafter, the principle will be described. Normally, when a laser beam is irradiated onto an object, the temperature of the object has the same Gaussian distribution as the intensity distribution of the laser beam, as shown in FIG. At this time, if a resist that reacts at a certain temperature or higher, that is, a heat-reactive resist is used, the reaction proceeds only at a portion that exceeds a predetermined temperature, so that it is possible to cause a thermal reaction in a range smaller than the laser beam spot diameter. Become. That is, since it becomes possible to form a pattern finer than the spot diameter without shortening the exposure light source wavelength, the influence of the exposure light source wavelength can be reduced by using the heat-reactive resist material. .

熱反応レジスト材料を利用した微細パターン形成の一例として、光記録の分野においては、WOx、MoOxその他のカルコゲナイドガラス(Ag−As−S系)を熱反応型レジストとして用い、半導体レーザーや476nmレーザーで露光により熱反応させて微細パターンを形成する技術が報告されている(特許文献2、非特許文献2)。しかしながら、これらの熱反応型レジストを用いた微細パターンの形成は、膜面方向にパターンのピッチを狭める要望に対応したもので、膜厚方向へ深く溝を形成することには不向きである。通常、膜厚方向の溝の深さは、熱反応型レジストの膜の厚さがそのまま深さ方向の溝の深さになるため、深い溝を形成するためには、熱反応型レジストを厚くする必要がある。しかしながら、熱反応型レジスト材料の露光による熱反応は等方的であり、膜厚が厚くなることにより、熱反応型レジスト材料のパターンは深さ方向だけでなく、膜面方向のパターン幅も広がってしまうという問題があった。   As an example of fine pattern formation using a thermally reactive resist material, in the field of optical recording, WOx, MoOx or other chalcogenide glass (Ag-As-S series) is used as a thermally reactive resist, and a semiconductor laser or a 476 nm laser is used. A technique for forming a fine pattern through thermal reaction by exposure has been reported (Patent Document 2, Non-Patent Document 2). However, the formation of fine patterns using these heat-reactive resists is in response to the demand for narrowing the pattern pitch in the film surface direction, and is not suitable for forming deep grooves in the film thickness direction. Usually, the depth of the groove in the film thickness direction is the same as the depth of the groove in the depth direction as the thickness of the film of the thermal reaction resist. Therefore, in order to form a deep groove, the thickness of the thermal reaction resist is increased. There is a need to. However, the thermal reaction due to exposure of the heat-reactive resist material is isotropic, and as the film thickness increases, the pattern of the heat-reactive resist material increases not only in the depth direction but also in the pattern width in the film surface direction. There was a problem that.

そこで、膜厚方向へ溝が深い微細パターンを形成する方法として、これらの熱反応型レジスト材料膜の下に所望の溝深さ分の厚みの膜(エッチング層に同じ)を予め成膜しておき、露光により熱反応させて、現像し、パターン形状を付与された熱反応型レジスト材料をマスクとして、下層の膜にエッチングなどにより深い溝を形成する手法が考えられている。通常、深さ方向に均一にエッチングするためには、ドライエッチングによる加工方法が用いられる。その一例としては、エッチング層の材料としてSiOを使用し、フロン系ガスによりエッチング層をドライエッチングする加工方法が用いられている。 Therefore, as a method of forming a fine pattern with deep grooves in the film thickness direction, a film having a thickness corresponding to a desired groove depth (same as an etching layer) is formed in advance under these thermal reaction type resist material films. In addition, a method of forming a deep groove by etching or the like using a heat-reactive resist material that has been thermally reacted by exposure, developed, and provided with a pattern shape as a mask has been considered. Usually, in order to etch uniformly in the depth direction, a processing method by dry etching is used. As an example, a processing method is used in which SiO 2 is used as the material of the etching layer and the etching layer is dry-etched with a chlorofluorocarbon gas.

ドライエッチングを用いる場合、熱反応型レジスト材料もフロン系ガスにさらされるので、マスクとなる熱反応型レジスト材料には、微細パターン加工ができること以外にフロン系ガスによるドライエッチングへの耐性が求められる。従来、熱反応型レジスト材料としては、WOx、MoOxその他カルコゲナイドガラス(Ag−As−S系)が報告されている。しかしながら、これらの熱反応型レジストは、フロン系ガスでドライエッチングした場合、フロン系ガスに対する耐性が低い問題がある。例えば、比較的フロン系ガスに対する耐性の高いWOxにおいても、エッチング層に対するエッチング選択比は3未満(SiOのエッチング速度をWOxのエッチング速度で除した値)である。このように、従来の熱反応型レジスト材料は、深い溝を形成するためのマスク材料用の熱反応型レジスト材料としては、不十分なものであった(非特許文献3)。 When dry etching is used, the heat-reactive resist material is also exposed to the fluorocarbon gas, so that the heat-reactive resist material used as a mask is required to have resistance to dry etching by the fluorocarbon gas in addition to being capable of fine pattern processing. . Conventionally, WOx, MoOx, and other chalcogenide glasses (Ag—As—S series) have been reported as thermal reaction type resist materials. However, these heat-reactive resists have a problem of low resistance to chlorofluorocarbon gases when dry etching is performed using chlorofluorocarbon gases. For example, even in WOx having relatively high resistance to chlorofluorocarbon gases, the etching selectivity with respect to the etching layer is less than 3 (a value obtained by dividing the etching rate of SiO 2 by the etching rate of WOx). As described above, the conventional heat-reactive resist material is insufficient as a heat-reactive resist material for a mask material for forming a deep groove (Non-patent Document 3).

また、熱反応型レジスト材料のエッチング層に対するエッチング選択比が3未満の場合、アスペクト比を高めるためには、エッチング層の厚みに応じて、レジスト層を厚くする必要がある。しかしながら、熱反応型レジスト材料の露光による熱反応は等方的であり、レジスト層を厚くすることにより、熱反応型レジスト材料のパターンは深さ方向だけでなく、膜面方向のパターン幅も広がってしまうため、微細パターンを形成することが難しいというのが現状である。この問題に対して、有機レジスト上に熱反応型レジスト材料を積層することで改善が試みられている(特許文献3)。この方法では熱反応型レジストを微細パターン化し、酸素を用いたドライエッチングにより有機レジスト層に微細パターンを転写することで、用いている熱反応型レジスト材料のエッチング選択比が低いという問題を改善している。しかし、酸素を用いたドライエッチングの場合、有機レジスト層は等方的にエッチングされるので微細パターンの開口幅は広がってしまい、寸法誤差が発生してしまう。   In addition, when the etching selectivity of the heat-reactive resist material to the etching layer is less than 3, in order to increase the aspect ratio, it is necessary to increase the resist layer according to the thickness of the etching layer. However, the thermal reaction due to the exposure of the heat-reactive resist material is isotropic. By increasing the thickness of the resist layer, the pattern of the heat-reactive resist material is expanded not only in the depth direction but also in the film surface direction. Therefore, it is difficult to form a fine pattern at present. In order to solve this problem, attempts have been made to improve by laminating a heat-reactive resist material on an organic resist (Patent Document 3). In this method, the thermal reaction resist is micropatterned, and the fine pattern is transferred to the organic resist layer by dry etching using oxygen, thereby improving the problem that the etching selectivity of the thermal reaction resist material used is low. ing. However, in the case of dry etching using oxygen, the organic resist layer is isotropically etched, so that the opening width of the fine pattern widens and a dimensional error occurs.

特開2007−144995号公報JP 2007-144959 A 特許第4055543号公報Japanese Patent No. 4055543 特開2008−233552号公報JP 2008-233552 A

(株)情報機構 発刊 「最新レジスト材料」 P.59−P.76Published by Information Technology Corporation “Latest Resist Materials” P.59-P.76 SPIE Vol.3424 (1998) P.20SPIE Vol.3424 (1998) P.20 The 19th Symposium on Phase Change Optical Information Storage (2007) p77The 19th Symposium on Phase Change Optical Information Storage (2007) p77

このように、熱反応型レジストを用いて高アスペクト比の微細パターンを形成する場合、ドライエッチングプロセスを用いる方法では、エッチング層のエッチングと熱反応型レジスト材料のエッチングとが共に進行する問題がある。このため、熱反応型レジスト層に対するエッチング層のエッチング選択比を高くする事が望まれている。   As described above, when a fine pattern having a high aspect ratio is formed using a heat-reactive resist, the method using the dry etching process has a problem that both etching of the etching layer and etching of the heat-reactive resist material proceed. . For this reason, it is desired to increase the etching selectivity of the etching layer with respect to the heat-reactive resist layer.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高アスペクト比を有する微細なパターン構造を提供することを目的の一とする。   The present invention has been made in view of such points, and an object thereof is to provide a fine pattern structure having a high aspect ratio.

本発明のパターン構造の製造方法は、エッチング層上に転写層と熱反応型レジスト層を順に積層する工程と、熱反応型レジスト層の所定の領域に対して熱反応させた後、熱反応させた領域をエッチングすることにより熱反応レジスト層をパターニングする工程と、パターニングされた熱反応レジスト層をマスクとして、転写層に対して第1のドライエッチングを施すことにより転写層をパターニングする工程と、少なくともパターニングされた転写層をマスクとして、エッチング層に対して第2のドライエッチングを施すことによりエッチング層をパターニングする工程とを有し、エッチング層、転写層及び熱反応型レジスト層として、互いに異なる無機材料を用いて形成し、第1のドライエッチング及び第2のドライエッチングとして、互いに異なるエッチングガスを用い、転写層として、第2のドライエッチングに対して熱反応型レジスト層より耐性のある材料で形成し、転写層として、Co、Zn、Sb、Ni、Nb、該金属群から選ばれる酸化物、並びに該金属群の中から選ばれる2種類以上の金属の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、熱反応型レジスト層として、Cu、Cu酸化物、並びにCuを含む2種類以上の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、第1のドライエッチングのガスとして、少なくともCF 、及びSF のいずれか一種を用い、第2のドライエッチングのガスとして、少なくともCHF 、CH 、CxFy(xは2から4の整数、yは2x)、及びC のいずれか一種を用いることを特徴とする。 The pattern structure manufacturing method of the present invention includes a step of laminating a transfer layer and a heat-reactive resist layer in order on an etching layer, and a thermal reaction with a predetermined region of the heat-reactive resist layer, followed by a heat reaction. Patterning the thermal reaction resist layer by etching the region, patterning the transfer layer by performing a first dry etching on the transfer layer using the patterned thermal reaction resist layer as a mask, And patterning the etching layer by performing a second dry etching on the etching layer using at least the patterned transfer layer as a mask, and the etching layer, the transfer layer, and the thermal reaction type resist layer are different from each other. The first dry etching and the second dry etching are formed using an inorganic material, and Using different etching gas, as a transfer layer, the second dry etching is formed of a material which is resistant than the thermal reaction type resist layer, as the transfer layer, Co, Zn, Sb, Ni, Nb, said metal group And a material containing at least one of a composite metal of two or more kinds of metals selected from the metal group and an oxide thereof, and Cu, Cu as a heat-reactive resist layer oxide, and a material containing one at least one of two or more kinds of composite metal and its oxide containing Cu, as the gas of the first dry etching, any one of at least CF 4, and SF 6 And at least CHF 3 , CH 2 F 2 , CxFy (x is an integer of 2 to 4, y is 2x), and C 3 F as the gas for the second dry etching Any one of 8 is used .

本発明のパターン構造の製造方法において、エッチング層上に転写層と熱反応型レジスト層を順に積層する工程と、熱反応型レジスト層の所定の領域に対して熱反応させた後、熱反応させた領域をエッチングすることにより熱反応レジスト層をパターニングする工程と、パターニングされた熱反応レジスト層をマスクとして、転写層に対して第1のドライエッチングを施すことにより転写層をパターニングする工程と、少なくともパターニングされた転写層をマスクとして、エッチング層に対して第2のドライエッチングを施すことによりエッチング層をパターニングする工程とを有し、エッチング層、転写層及び熱反応型レジスト層として、互いに異なる無機材料を用いて形成し、第1のドライエッチング及び第2のドライエッチングとして、互いに異なるエッチングガスを用い、転写層として、第2のドライエッチングに対して熱反応型レジスト層より耐性のある材料で形成し、転写層として、Cu、Mo、Sn、Bi、Ga、V、該金属群から選ばれる金属の酸化物、並びに該金属群の中から選ばれる2種類以上の金属の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、熱反応型レジスト層として、Ti、Ge、Nb、Sb、Te、W、Pb、該金属群から選ばれる金属の酸化物、並びに該金属群の中から選ばれる2種類以上の金属の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、第1のドライエッチングのガスとして、少なくともCHF、CH、C(xは2から4の整数、yは2x)、及びのいずれか一種を用い、第2のドライエッチングガスとして、少なくともCF及びSFのいずれか一種を用いることを特徴とする。 In the method for producing a pattern structure of the present invention, a step of sequentially laminating a transfer layer and a heat-reactive resist layer on an etching layer, and a heat reaction is performed on a predetermined region of the heat-reactive resist layer, followed by a heat reaction. Patterning the thermal reaction resist layer by etching the region, patterning the transfer layer by performing a first dry etching on the transfer layer using the patterned thermal reaction resist layer as a mask, And patterning the etching layer by performing a second dry etching on the etching layer using at least the patterned transfer layer as a mask, and the etching layer, the transfer layer, and the thermal reaction type resist layer are different from each other. Formed using an inorganic material, the first dry etching and the second dry etching , Using different etching gases from each other, as the transfer layer, the second dry etching is formed of a material which is resistant than the thermal reaction type resist layer, as the transfer layer, Cu, Mo, Sn, Bi , Ga, V, Using a material containing at least one of an oxide of a metal selected from the metal group, a composite metal of two or more metals selected from the metal group , and an oxide thereof, a heat-reactive resist layer as, Ti, Ge, Nb, Sb , Te, W, Pb, oxides of metals selected from the metal group, and among the composite metal and oxides of two or more metals selected from the metal group using a material containing an at least one, as a gas in the first dry etching, at least CHF 3, CH 2 F 2, C x F y (x is integer from 2 to 4, y is 2x), and Using any one of the 3 F 8, a second dry etching gas, characterized by using any one of at least CF 4, and SF 6.

本発明のパターン構造の製造方法において、エッチング層が、Si、SiOx1(x1は、0<x1≦2である。)及びSiNx2(x2は、0<x2≦0.75である。)、並びにTaOx3(x3は、0<x3≦0.4である。)から選択されることが好ましい。 In the pattern structure manufacturing method of the present invention, the etching layers are Si, SiO x1 (x1 is 0 <x1 ≦ 2), and SiN x2 (x2 is 0 <x2 ≦ 0.75), And TaO x3 (x3 is 0 <x3 ≦ 0.4).

本発明のパターン構造の製造方法において、熱反応型レジスト層にレーザー光を照射することにより、熱反応型レジスト層に対して熱反応を施すことが好ましい。   In the method for producing a pattern structure of the present invention, it is preferable that a thermal reaction is performed on the heat-reactive resist layer by irradiating the heat-reactive resist layer with laser light.

本発明のパターン構造の製造方法において、レーザー光の照射を、半導体レーザーを用いて行うことが好ましい。   In the method for producing a pattern structure of the present invention, it is preferable that the laser beam is irradiated using a semiconductor laser.

本発明のパターン構造の製造方法において、エッチング層、転写層及び熱反応型レジスト層を、スパッタリング法、蒸着法又はCVDを用いて成膜することが好ましい。   In the method for producing a pattern structure of the present invention, it is preferable that the etching layer, the transfer layer, and the heat-reactive resist layer are formed by sputtering, vapor deposition, or CVD.

本発明のパターン構造の製造方法において、エッチング層を、平板形状又はスリーブ形状を有する基板上に形成することが好ましい。   In the pattern structure manufacturing method of the present invention, the etching layer is preferably formed on a substrate having a flat plate shape or a sleeve shape.

本発明のモールドは、上述したパターン構造の製造方法を用いて作製された、パターン周期が50nm〜1000nmのパターン構造を有することを特徴とする。   The mold of the present invention is characterized by having a pattern structure having a pattern period of 50 nm to 1000 nm, which is produced by using the above-described method for producing a pattern structure.

本発明によれば、エッチング層上に、当該エッチング層とエッチング選択比を有する転写層と、熱反応により微細パターンを形成可能な熱反応レジスト層とを順に積層させ、熱反応レジスト層に形成された微細パターンを転写層に転写して、パターニングされた転写層をマスクとして用いてエッチング層のエッチングを行うため、高アスペクト比を有する微細なパターン構造を提供することができる。   According to the present invention, a transfer layer having an etching selectivity with respect to the etching layer and a thermal reaction resist layer capable of forming a fine pattern by thermal reaction are sequentially laminated on the etching layer to form the thermal reaction resist layer. Since the fine pattern is transferred to the transfer layer and the etching layer is etched using the patterned transfer layer as a mask, a fine pattern structure having a high aspect ratio can be provided.

(a)〜(d)は、本発明に係る積層体とモールド製造方法の一実施の形態を示す製造工程を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the manufacturing process which shows one Embodiment of the laminated body and mold manufacturing method which concern on this invention. 本発明に係る熱反応型レジスト層、転写層、エッチング層、エッチングガスの組み合わせによる選択比を示す図である。It is a figure which shows the selection ratio by the combination of the thermal reaction type resist layer which concerns on this invention, a transfer layer, an etching layer, and etching gas. 本発明に係る熱反応型レジスト層、転写層、エッチング層、エッチングガスの組み合わせによる選択比を示す図である。It is a figure which shows the selection ratio by the combination of the thermal reaction type resist layer which concerns on this invention, a transfer layer, an etching layer, and etching gas. 一般的なレーザー光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows the intensity distribution of a general laser beam. 一般的な物体の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of a general object.

発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討し実験を行った結果、熱反応型レジスト層がフロン系のエッチング耐性に乏しい材料であっても、エッチング層と熱反応型レジスト層との間に特定の材料を含有する転写層を設け、熱反応型レジスト層と同様の微細パターンを転写層へ形成することで、転写層とエッチング層のエッチング選択比を大きくすることができ、高いアスペクト比の微細パターンを形成できることを発見した。   As a result of intensive studies and experiments conducted by the inventors to solve the above-described problems, even when the heat-reactive resist layer is a material having poor fluorocarbon etching resistance, the present invention is not provided between the etching layer and the heat-reactive resist layer. By providing a transfer layer containing a specific material and forming a fine pattern similar to that of the thermal reaction type resist layer on the transfer layer, the etching selectivity between the transfer layer and the etching layer can be increased, and a high aspect ratio can be obtained. It was discovered that a fine pattern can be formed.

また、フロン系のエッチングに高い耐性を持つ一部の無機材料はレーザー光により熱反応させる事が難しいため、熱反応型レジストとしては用いることができないが、エッチング層と熱反応型レジスト層の間に転写層として設けた場合、熱反応型レジストと同様のパターンを転写層へ形成可能であるため、高いエッチング耐性の材料をマスクとしてエッチング層をエッチングすることが可能になり、高いアスペクト比の微細パターンを形成できることを発見した。以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係るパターン構造体の製造方法について説明する。   In addition, some inorganic materials that are highly resistant to chlorofluorocarbon etching cannot be used as a heat-reactive resist because it is difficult to cause a thermal reaction with laser light, but it cannot be used as a heat-reactive resist layer. When the transfer layer is provided as a transfer layer, the same pattern as the heat-reactive resist can be formed on the transfer layer. Therefore, the etching layer can be etched using a material having a high etching resistance as a mask. It was discovered that a pattern can be formed. Hereinafter, a method for manufacturing a pattern structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施の形態に係るパターン構造体の製造方法は、エッチング層上に転写層と熱反応型レジスト層を順に積層する成膜工程と、熱反応型レジスト層の所定の領域に対して熱反応させた後、熱反応させた領域をエッチングすることにより熱反応レジスト層をパターニングするレジスト層パターニング工程と、パターニングされた熱反応レジスト層をマスクとして、転写層に対して第1のドライエッチングを施すことにより転写層をパターニングする転写層パターニング工程と、少なくともパターニングされた転写層をマスクとしてエッチング層に対して第2のドライエッチングを施すことによりエッチング層をパターニングするエッチング層パターニング工程とを有し、転写層と熱反応型レジスト層に用いる材料及び第1のドライエッチングと第2のドライエッチングに用いるエッチングガスとして、特定の材料やガスを適用することを特徴としている。   The pattern structure manufacturing method according to the present embodiment includes a film forming process in which a transfer layer and a heat-reactive resist layer are sequentially stacked on an etching layer, and a thermal reaction with respect to a predetermined region of the heat-reactive resist layer. After that, a resist layer patterning step for patterning the thermal reaction resist layer by etching the thermally reacted region, and a first dry etching is performed on the transfer layer using the patterned thermal reaction resist layer as a mask. A transfer layer patterning step of patterning the transfer layer by etching, and an etching layer patterning step of patterning the etching layer by performing a second dry etching on the etching layer using at least the patterned transfer layer as a mask. And materials used for the thermal reaction type resist layer and the first dry etching As an etching gas used for the second dry etching is characterized by the application of certain materials or gases.

具体的には、熱反応型レジスト層として熱反応によるパターニングを好適に行うことができる無機材料を用い、転写層として第2のドライエッチングに対して耐性のある材料(少なくとも熱反応型レジスト層より耐性のある材料)を用い、第1のドライエッチング及び第2のドライエッチングとして、互いに異なるフロン系のガスを用いる。以下、各工程について詳しく説明する。   Specifically, an inorganic material that can be suitably patterned by thermal reaction is used as the thermal reaction type resist layer, and a material that is resistant to the second dry etching as the transfer layer (at least from the thermal reaction type resist layer). The first dry etching and the second dry etching are different fluorocarbon gases. Hereinafter, each step will be described in detail.

<成膜工程>
まず、基板101上に形成されたエッチング層102上に転写層103と、熱反応型レジスト層104を順に積層する(図1(a)参照)。
<Film formation process>
First, a transfer layer 103 and a thermal reaction type resist layer 104 are sequentially stacked on an etching layer 102 formed on a substrate 101 (see FIG. 1A).

基板101の材料としては、平滑な面が確保できる材料であれば特に限定はなく、金属、ガラス、シリコンウェーハなどの材料を用いることができる。表面の平滑性、露光時のレーザー光の反射が少ないことを鑑みた場合、これらの中でもガラスが好ましい。また、基板101は、平板形状又はスリーブ形状を有することが好ましい。   The material of the substrate 101 is not particularly limited as long as a smooth surface can be secured, and materials such as metal, glass, and silicon wafer can be used. In view of the smoothness of the surface and the low reflection of laser light during exposure, glass is preferred among these. The substrate 101 preferably has a flat plate shape or a sleeve shape.

エッチング層102の材料としては、各種ドライエッチングに用いられるエッチング材料を用いることができる。これらのエッチング材料の中でも、エッチングを一方向(異方的)に進行させ、アスペクト比を向上させる観点から、Si、SiOx1(x1は、0<x1≦2である。)やSiNx2(x2は、0<x2≦0.75である。)、TaOx3(x3は、0<x3≦0.4である。)などの無機化合物から選ばれる材料を用いる。エッチング層102としてこれらの無機材料を用いると共に、ドライエッチングガスとしてフロン系のガスを用いることにより、ドライエッチングの際に微細パターンの開口幅が広がることを抑制し、寸法誤差を効果的に低減することが可能となる。なお、図1において、基板101をエッチングする場合には、基板101がエッチング層となる。 As a material of the etching layer 102, an etching material used for various dry etchings can be used. Among these etching materials, Si, SiO x1 (x1 is 0 <x1 ≦ 2) and SiN x2 (x2) from the viewpoint of improving the aspect ratio by allowing etching to proceed in one direction (anisotropic). Is a material selected from inorganic compounds such as 0 <x2 ≦ 0.75 and TaO x3 (x3 is 0 <x3 ≦ 0.4). By using these inorganic materials as the etching layer 102 and using a chlorofluorocarbon-based gas as a dry etching gas, it is possible to suppress the opening width of the fine pattern during the dry etching and effectively reduce the dimensional error. It becomes possible. In FIG. 1, when the substrate 101 is etched, the substrate 101 becomes an etching layer.

また、本実施の形態において、転写層103、熱反応型レジスト層104の材料の組み合わせは以下の二通りの組み合わせとすることを特徴とする。   In this embodiment, the material of the transfer layer 103 and the heat-reactive resist layer 104 is characterized by the following two combinations.

[組み合わせ1]
熱反応型レジスト層104の材料として、Cu、Cu酸化物、並びにCuを含む2種類以上の複合金属及びその酸化物から選ばれる材料のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用いる場合、転写層103は、Co、Zn、Sb、Ni、Nb、該金属群から選ばれる酸化物、並びに該金属群の中で2種類以上選択した金属の複合金属及びその酸化物から選ばれる材料のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用いる。ここで言う、複合金属は合金、共晶物、混合物などをいう。これらの組み合わせは熱反応型レジスト層104のパターンを転写層に形成する場合のエッチング選択比に優れる(図3参照)。
[Combination 1]
As the material of the thermal reaction type resist layer 104, Cu, Cu oxide, as well as the case of using a material containing an at least one of two or more kinds of composite metal and material selected from the oxide containing Cu, transfer layer 103, Co, Zn, Sb, Ni, Nb, oxides selected from the group of metals, as well as any of at least one material selected from the complex metal and its oxide of a metal selected two or more in the metal group A material containing kagami is used. As used herein, composite metal refers to alloys, eutectics, mixtures, and the like. These combinations are excellent in etching selectivity when the pattern of the heat-reactive resist layer 104 is formed on the transfer layer (see FIG. 3).

[組み合わせ2]
熱反応型レジスト層104の材料として、Ti、Ge、Nb、Sb、Te、W、Pb、該金属群から選ばれる金属の酸化物、並びに該金属群の中で2種類以上選択した複合金属及びその酸化物から選ばれる材料のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用いる場合、転写層103は、Cu、Mo、Sn、Bi、Ga、V、該金属群から選ばれる金属の酸化物、並びに該金属群の中で2種類以上選択した複合金属及びその酸化物から選ばれる材料のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用いる。これらの組み合わせは、レジスト層に形成されるパターンの微細化に優れ、後述する実施例のレジスト層に用いたGeSb、PbOの場合、L&S(ライン・アンド・スペース)で70nmを形成可能である。
[Combination 2]
As the material of the thermal reaction type resist layer 104, Ti, Ge, Nb, Sb, Te, W, Pb, oxides of metals selected from the metal group, and a composite metal and selected two or more in the metal group when using a material containing an at least any one material selected from the oxide, the transfer layer 103 is, Cu, Mo, Sn, Bi , Ga, V, oxides of metals selected from the metal group, and A material containing at least one selected from a composite metal selected from two or more of the metals and an oxide thereof is used. These combinations are excellent in the miniaturization of the pattern formed in the resist layer, and in the case of GeSb and PbO used in the resist layer of Examples described later, 70 nm can be formed by L & S (line and space).

また、転写層103の膜厚t2と熱反応型レジスト層104の膜厚t3は、エッチング層102の膜厚t1より薄い膜厚でそれぞれ形成する。転写層103、レジスト層104及びエッチング層102は、例えば、スパッタ法により、それぞれ10nm〜50nm、10nm〜50nm、300nm〜1000nm程度の膜厚で成膜される。   Further, the film thickness t2 of the transfer layer 103 and the film thickness t3 of the thermal reaction type resist layer 104 are formed to be thinner than the film thickness t1 of the etching layer 102, respectively. The transfer layer 103, the resist layer 104, and the etching layer 102 are formed with a film thickness of about 10 nm to 50 nm, 10 nm to 50 nm, and 300 nm to 1000 nm, respectively, by sputtering, for example.

転写層103と熱反応型レジスト層104の間に、下記レジスト層パターニング工程の熱による転写層103と熱反応型レジスト層104界面での反応を防止するためのバリア層を成膜することが望ましい。バリア層にはSi、SiOx1(x1は、0<x1≦2である。)やSiNx2(x2は、0<x2≦0.75である。)、TaOx3(x3は、0<x3≦0.4である。)などの無機化合物から選ばれる材料を用いることが出来る。また、バリア層は熱レジスト層と転写層との反応や、粒子成長を防ぐ材料であれば特に制限は無く、例えば相図等から判断できる。 It is desirable to form a barrier layer between the transfer layer 103 and the heat-reactive resist layer 104 to prevent reaction at the interface between the transfer layer 103 and the heat-reactive resist layer 104 due to heat in the resist layer patterning step described below. . For the barrier layer, Si, SiO x1 (x1 is 0 <x1 ≦ 2), SiN x2 (x2 is 0 <x2 ≦ 0.75), TaO x3 (x3 is 0 <x3 ≦). A material selected from inorganic compounds such as 0.4) can be used. The barrier layer is not particularly limited as long as it is a material that prevents reaction between the thermal resist layer and the transfer layer and particle growth, and can be determined from, for example, a phase diagram.

<レジスト層パターニング工程>
レジスト層パターニング工程では、熱反応型レジスト層104をパターニングすることにより、レジスト開口部105及びレジストパターン106を形成する(図1(b)参照)。
<Resist layer patterning process>
In the resist layer patterning step, the thermal reaction type resist layer 104 is patterned to form a resist opening 105 and a resist pattern 106 (see FIG. 1B).

具体的には、熱反応型レジスト層104の所定の領域(レジスト開口部105を形成する領域)を熱反応させた後、当該熱反応させた領域をエッチングすることにより熱反応型レジスト層104の一部が除去されてレジスト開口部105が形成される。熱反応型レジスト層104の残存した部分は、レジストパターン106となる。   Specifically, after a predetermined region (region where the resist opening 105 is formed) of the thermal reaction type resist layer 104 is thermally reacted, the region subjected to the thermal reaction is etched to thereby form the thermal reaction type resist layer 104. A part of the resist opening 105 is formed by removing a part thereof. The remaining portion of the thermal reaction type resist layer 104 becomes a resist pattern 106.

熱反応型レジスト層104の熱反応は、熱反応型レジスト層104に光を照射することにより行うことができる。例えば、光反応型フォトレジストの露光に用いられる光源装置であれば、特に限定されずに用いることができる。微細なパターンを形成するためには、半導体レーザーにより露光することが好ましい。また、レーザー光による露光は、熱反応型レジスト層104のレジスト開口部105の領域が熱反応の反応点以上になるようにレーザー光の照射範囲及びレーザー光の強度を制御すればよく、必ずしもレジスト開口部105の領域に応じたスポット径、溝幅に応じたレーザー光を用いなくとも良い。例えば、図1(b)に示す、熱反応型レジスト層104のレジスト開口部105以外の領域にレーザー光が当たる条件においても、熱反応型レジスト層104の温度分布をレジスト開口部105のみが熱反応するように、レーザー光を制御することにより、レジスト開口部105のみを熱反応させることができる。尚、本実施の形態においては、レーザー光の照射中にレーザー光の強度を変化させることで、円形、楕円形状など任意の形状のパターンを形成することができる。   The thermal reaction of the thermal reaction type resist layer 104 can be performed by irradiating the thermal reaction type resist layer 104 with light. For example, any light source device used for exposure of a photoreactive photoresist can be used without particular limitation. In order to form a fine pattern, it is preferable to expose with a semiconductor laser. The exposure with laser light may be performed by controlling the irradiation range of laser light and the intensity of laser light so that the region of the resist opening 105 of the thermal reaction type resist layer 104 is equal to or higher than the reaction point of the thermal reaction. It is not necessary to use a laser beam corresponding to the spot diameter and groove width corresponding to the region of the opening 105. For example, even in the condition shown in FIG. 1B where the laser beam hits a region other than the resist opening 105 of the heat-reactive resist layer 104, only the resist opening 105 heats the temperature distribution of the heat-reactive resist layer 104. By controlling the laser beam so as to react, only the resist opening 105 can be thermally reacted. In this embodiment mode, a pattern having an arbitrary shape such as a circle or an ellipse can be formed by changing the intensity of the laser beam during the irradiation of the laser beam.

次に、所定の領域を熱反応させた熱反応型レジスト層104のエッチングについて説明する。熱反応型レジスト層104のエッチングは、光反応型フォトレジストに用いられる現像条件を用いることができ、例えば、現像液を用いるウェット工程を用いることができる。ウェット工程で用いる現像液としては、酸やアルカリまたそれらに電位調整剤、界面活性剤を加えた現像液などを用いることができる。このエッチング工程により、熱反応型レジスト層104の熱反応領域が溶解、除去され(又は、熱反応領域以外が溶解、除去され)、レジスト開口部105及びレジストパターン106が形成される。   Next, etching of the thermal reaction type resist layer 104 in which a predetermined region is thermally reacted will be described. For the etching of the heat-reactive resist layer 104, development conditions used for the photoreactive photoresist can be used. For example, a wet process using a developer can be used. As the developer used in the wet process, an acid, an alkali, or a developer obtained by adding a potential adjusting agent or a surfactant to them can be used. By this etching process, the thermal reaction region of the thermal reaction type resist layer 104 is dissolved and removed (or other than the thermal reaction region is dissolved and removed), and the resist opening 105 and the resist pattern 106 are formed.

<転写層パターニング工程>
転写層パターニング工程では、パターニングされた熱反応レジスト層104(レジストパターン106)をマスクとして、所定の組成を有するエッチングガスを用いたドライエッチングにより、転写層103をパターニングすることにより転写パターン107を形成する(図1(c)参照)。
<Transfer layer patterning process>
In the transfer layer patterning step, the transfer pattern 107 is formed by patterning the transfer layer 103 by dry etching using an etching gas having a predetermined composition using the patterned thermal reaction resist layer 104 (resist pattern 106) as a mask. (See FIG. 1C).

転写層パターニング工程におけるドライエッチングにおいては、上述した転写層103と、熱反応型レジスト層104の材料の組み合わせのグループ毎に用いるエッチングガスの種類を適宜選択する。   In the dry etching in the transfer layer patterning step, the type of etching gas used for each group of combinations of the material of the transfer layer 103 and the thermal reaction type resist layer 104 is appropriately selected.

組み合わせ1の場合、エッチングガスとしてCF及びSFのいずれか1種を少なくとも含有するエッチングガスを用いる。 In the case of the combination 1, an etching gas containing at least one of CF 4 and SF 6 is used as an etching gas.

組み合わせ2の場合、エッチングガスとしてCHF、CH、C(xは2から4の整数、yは2x)、及びのいずれか1種を少なくとも含有するエッチングガスを用いる。これらのエッチングガスの中でもC、C、C及びからなるいずれか一種を少なくとも含むエッチングガスを用いることが好ましい。 In the case of the combination 2, an etching gas containing at least one of CHF 3 , CH 2 F 2 , C x F y (x is an integer of 2 to 4, y is 2x), and C 3 F 8 as an etching gas. Is used. Among these etching gases, it is preferable to use an etching gas containing at least one of C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 8 , and C 3 F 8 .

<エッチング層パターニング工程>
エッチング層パターニング工程では、少なくともパターニングされた転写層104(転写パターン107)をマスクとして、所定の組成を有するエッチングガスを用いたドライエッチングにより、エッチング層102をパターニングすることによりエッチングパターン108を形成する(図1(d)参照)。なお、転写層パターニング工程におけるドライエッチング後にレジストパターン106が残存している場合には、当該レジストパターン106もマスクとして用いることができる。逆に、転写層パターニング工程におけるドライエッチング後にレジストパターン106が残存している場合にレジストパターン106を選択的に除去してもよい。
<Etching layer patterning process>
In the etching layer patterning step, an etching pattern 108 is formed by patterning the etching layer 102 by dry etching using an etching gas having a predetermined composition using at least the patterned transfer layer 104 (transfer pattern 107) as a mask. (See FIG. 1 (d)). If the resist pattern 106 remains after dry etching in the transfer layer patterning step, the resist pattern 106 can also be used as a mask. Conversely, when the resist pattern 106 remains after dry etching in the transfer layer patterning step, the resist pattern 106 may be selectively removed.

エッチング層パターニング工程におけるドライエッチングにおいては、上述した転写層103と、レジスト層104の材料の組み合わせのグループ毎に用いるエッチングガスの種類を適宜選択する。   In dry etching in the etching layer patterning step, the type of etching gas used for each group of combinations of the material of the transfer layer 103 and the resist layer 104 is appropriately selected.

組み合わせ1の場合、エッチングガスとしてCHF、CH、C(xは2から4の整数、yは2x)、及びのいずれか1種を少なくとも含有するエッチングガスを用いる。これらのエッチングガスの中でもC、C、C及びからなるいずれか一種を少なくとも含むエッチングガスを用いることが好ましい。 In the case of the combination 1, an etching gas containing at least one of CHF 3 , CH 2 F 2 , C x F y (x is an integer from 2 to 4, y is 2x), and C 3 F 8 as an etching gas. Is used. Among these etching gases, it is preferable to use an etching gas containing at least one of C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 8 , and C 3 F 8 .

組み合わせ2の場合、エッチングガスとしてCF及びSFのいずれか1種を少なくとも含有するエッチングガスを用いる。 In the case of the combination 2, an etching gas containing at least one of CF 4 and SF 6 is used as an etching gas.

エッチングパターン108を形成した後、マスクとして用いた転写パターン107(及びレジストパターン106)を除去することにより、パターン構造体を作製することができる。本実施の形態で示したように、エッチング層108上に特定の材料の組み合わせからなる転写層103と熱反応型レジスト層104を積層して、それぞれ異なる方法でパターニングを行うことにより、エッチング層102上に、微細パターンを有し且つエッチング層102に対して高いエッチング選択比を有するマスク(転写パターン107)を設けることが可能となる。このマスクを用いて、エッチング層102をパターニングすることにより、アスペクト比が高く微細なパターン構造体を製造することができる。   After the etching pattern 108 is formed, the pattern structure can be manufactured by removing the transfer pattern 107 (and the resist pattern 106) used as a mask. As shown in this embodiment mode, the transfer layer 103 made of a combination of specific materials and the thermal reaction type resist layer 104 are stacked on the etching layer 108 and patterned by different methods, whereby the etching layer 102 is obtained. A mask (transfer pattern 107) having a fine pattern and a high etching selectivity with respect to the etching layer 102 can be provided thereon. By patterning the etching layer 102 using this mask, a fine pattern structure with a high aspect ratio can be manufactured.

なお、本実施の形態に係る転写層パターニング工程、エッチング層パターニング工程のドライエッチングにおいては、上記のエッチングガスの種類及び組成を満たす範囲であれば、異なるガスを含有してもよく、Arなどの不活性ガス、及びO、Hを含有することが好ましい。このようなドライエッチングガスを用いると、エッチングの際、プラズマ中のArイオンがフロン系ガスに衝突する事により、フロン系ガスの解離度が変化して、ドライエッチングに対する保護層となるフロロカーボン膜の堆積量や、エッチング層102や転写層103、熱反応型レジスト層104をエッチングするフッ素ラジカルの発生量が変わるため、エッチング層102や転写層103、レジスト層104のエッチングレート(エッチング速度)を増減させることが可能であるため好ましい。 In addition, in the dry etching of the transfer layer patterning step and the etching layer patterning step according to the present embodiment, different gases may be contained as long as they satisfy the types and compositions of the above etching gases, such as Ar. It is preferable to contain an inert gas and O 2 and H 2 . When such a dry etching gas is used, the Ar ion in the plasma collides with the chlorofluorocarbon gas during the etching, so that the degree of dissociation of the chlorofluorocarbon gas changes and the fluorocarbon film serving as a protective layer against dry etching is changed. Since the deposition amount and the amount of fluorine radicals that etch the etching layer 102, the transfer layer 103, and the thermal reaction type resist layer 104 change, the etching rate (etching rate) of the etching layer 102, the transfer layer 103, and the resist layer 104 is increased or decreased. This is preferable.

エッチングガスに混合する添加ガスとしては、上述したAr、O、Hの他、N、He、Ne、Kr、Xeなどを用いることができる。これらの添加ガスの中でも、エッチング速度の調整の観点から、Ar、N、O、Hが好ましい。 As the additive gas mixed with the etching gas, N 2 , He, Ne, Kr, Xe, or the like can be used in addition to the above-described Ar, O 2 , H 2 . Among these additive gases, Ar, N 2 , O 2 , and H 2 are preferable from the viewpoint of adjusting the etching rate.

エッチングガスと添加ガスの組み合わせとして、CF+Ar、C+Ar、C+Ar、C+Ar、C+Ar、CHF+Ar、CH+Ar、SF+Ar、CF+N、C+N、C+N、C+N、C+N、CHF+N、CH+N、SF+N、CF+O、C+O、C+O、C+O、C+O、CHF+O、CH+O、SF+O、CF+H、C+H、C+H、C+H、C+H、CHF+H、CH+H、SF+Hが好ましい。 As a combination of etching gas and additive gas, CF 4 + Ar, C 2 F 4 + Ar, C 3 F 6 + Ar, C 4 F 8 + Ar, C 3 F 8 + Ar, CHF 3 + Ar, CH 2 F 2 + Ar, SF 6 + Ar , CF 4 + N 2 , C 2 F 4 + N 2 , C 3 F 6 + N 2 , C 4 F 8 + N 2 , C 3 F 8 + N 2 , CHF 3 + N 2 , CH 2 F 2 + N 2 , SF 6 + N 2 , CF 4 + O 2 , C 2 F 4 + O 2 , C 3 F 6 + O 2 , C 4 F 8 + O 2 , C 3 F 8 + O 2 , CHF 3 + O 2 , CH 2 F 2 + O 2 , SF 6 + O 2 , CF 4 + H 2 , C 2 F 4 + H 2 , C 3 F 6 + H 2 , C 4 F 8 + H 2 , C 3 F 8 + H 2 , CHF 3 + H 2 , CH 2 F 2 + H 2 , SF 6 + H 2 Is preferred.

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。   Next, the present invention will be described in detail with reference to examples carried out to clarify the effects of the present invention. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.

[選択比の測定方法]
本実施例におけるエッチングレートの測定は、熱反応型レジスト層、転写層、エッチング層上にそれぞれ部分的にドライエッチングのマスクを形成し、エッチング時間を10〜20分、処理圧力を1〜5Pa、電力を100W〜500W、ガス流量を10sccm〜100sccmの範囲の中で同条件として、ドライエッチングを行った後に、該マスクを除去し、マスク部と非マスク部で形成される段差を段差計(KLA−Tencor社製のAlpha−StepIQ)により測定することにより行った。転写層に対する熱反応型レジスト層のエッチング選択比は、熱反応型レジスト層のエッチングレート/転写層のエッチングレートで表わされる数値とし、エッチング層に対する転写層のエッチング選択比はエッチング層のエッチングレート/転写層のエッチングレートで表される数値とした。選択比の測定におけるドライエッチングのマスクとしては、フォトレジスト、カプトンテープによるマスクを用いることが可能である。
[Selection ratio measurement method]
In this embodiment, the etching rate is measured by partially forming a dry etching mask on each of the heat-reactive resist layer, the transfer layer, and the etching layer. The etching time is 10 to 20 minutes, the processing pressure is 1 to 5 Pa, After performing dry etching under the same conditions in the range of electric power of 100 W to 500 W and gas flow rate of 10 sccm to 100 sccm, the mask is removed, and the step formed by the mask portion and the non-mask portion is measured by a step gauge (KLA -It measured by measuring by Alpha-StepIQ made by Tencor. The etching selectivity ratio of the thermal reaction type resist layer to the transfer layer is a value represented by the etching rate of the thermal reaction type resist layer / the etching rate of the transfer layer, and the etching selectivity ratio of the transfer layer to the etching layer is the etching rate of the etching layer / A numerical value represented by the etching rate of the transfer layer was used. As a dry etching mask in measuring the selectivity, a mask made of a photoresist or Kapton tape can be used.

[選択比とアスペクト比の関係]
選択比とアスペクト比には次の様な関係がある。アスペクト比は、微細パターンの開口幅をA、微細パターン深さをBとした場合、B/Aで定義される。例えば、熱反応型レジスト層とエッチング層の様な層構造の場合、熱反応型レジスト層の微細パターンの開口幅を100nm程度とした場合、熱反応型レジスト層とエッチング層の選択比が10、熱反応型レジスト層の膜厚を40nmとすると、ドライエッチング可能なエッチング層の深さは400nmとなる。この場合のアスペクト比は4となる。仮に選択比が50の場合、アスペクト比は20となる。このように、熱反応型レジスト層とエッチング層の選択比が高ければ高い程、高アスペクト比の微細パターンが形成可能となる。
[Relationship between selection ratio and aspect ratio]
The selection ratio and aspect ratio have the following relationship. The aspect ratio is defined as B / A, where A is the fine pattern opening width and B is the fine pattern depth. For example, in the case of a layer structure such as a heat-reactive resist layer and an etching layer, when the opening width of the fine pattern of the heat-reactive resist layer is about 100 nm, the selectivity ratio between the heat-reactive resist layer and the etching layer is 10, When the film thickness of the thermal reaction type resist layer is 40 nm, the depth of the etching layer that can be dry-etched is 400 nm. In this case, the aspect ratio is 4. If the selection ratio is 50, the aspect ratio is 20. As described above, the higher the selection ratio between the thermal reaction type resist layer and the etching layer, the higher the aspect ratio fine pattern can be formed.

[製造例1]
上記図1において、熱反応型レジスト層104の材料としてGeSbターゲット、転写層103の材料としてCuOターゲットを選択した。またエッチング層102としてSiOターゲットを選択した。なお、ここで選択したCuOは他元素を10から20%at含む組成でも構わない。
[Production Example 1]
In FIG. 1, a GeSb target is selected as the material for the thermal reaction type resist layer 104, and a CuO target is selected as the material for the transfer layer 103. A SiO 2 target was selected as the etching layer 102. The CuO selected here may have a composition containing 10 to 20% at of other elements.

まず50mmφのガラス平面基板101上にスパッタリング法によりSiOターゲットを用いて、300nmのエッチング層102を成膜した。続いて、CuO、SiO、GeSbターゲットを用いて、転写層103を40nm、バリア層を20nm、熱反応型レジスト層104を40nm成膜した(図1(a)参照)。 First, a 300 nm etching layer 102 was formed on a 50 mmφ glass flat substrate 101 by a sputtering method using a SiO 2 target. Subsequently, using a CuO, SiO 2 , and GeSb target, a transfer layer 103 was formed to a thickness of 40 nm, a barrier layer was formed to 20 nm, and a thermal reaction type resist layer 104 was formed to a thickness of 40 nm (see FIG. 1A).

以上のように成膜した熱反応型レジスト層104を以下の条件で露光した。   The heat-reactive resist layer 104 formed as described above was exposed under the following conditions.

露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜10mW
送りピッチ:150nm〜350nm
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW ~ 10mW
Feed pitch: 150 nm to 350 nm

熱反応型レジスト層104にレーザー光を照射中にレーザー光の強度を変調させることで、様々な形状やパターンを作製できるが、実験では熱反応の精度を確かめるために、パターンとして連続の溝形状を使用した。熱反応型レジスト層104のパターニング形状としては、目的とする用途によっては孤立した円形、楕円形状等でも構わず、何ら制限を受けるものではない。   Various shapes and patterns can be produced by modulating the intensity of the laser beam while irradiating the heat-reactive resist layer 104 with the laser beam, but in the experiment, a continuous groove shape was used as a pattern to confirm the accuracy of the thermal reaction. It was used. The patterning shape of the heat-reactive resist layer 104 may be an isolated circular shape, an elliptical shape, or the like depending on the intended application, and is not limited at all.

続いて、上記露光機によって所定の領域に熱反応が施された熱反応型レジストの現像を行った(図1(b)参照)。現像にはウェット工程による現像を適用した。現像液には酸やアルカリまたそれらに電位調整剤、界面活性剤を加えたもの等を用いることができる。   Subsequently, development of the heat-reactive resist that had been subjected to a heat reaction in a predetermined region was performed by the exposure machine (see FIG. 1B). Development by wet process was applied. As the developer, an acid, an alkali, or a material obtained by adding a potential adjusting agent or a surfactant to them can be used.

次に、熱反応型レジスト層104のレジストパターン106をマスクとしてドライエッチングを行うことで、図1(c)に示すように転写層103へ転写パターン107を形成した。ドライエッチングはエッチングガスとしてCHFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりドライエッチングを行った。 Next, by performing dry etching using the resist pattern 106 of the thermal reaction type resist layer 104 as a mask, a transfer pattern 107 was formed on the transfer layer 103 as shown in FIG. In dry etching, CHF 3 was used as an etching gas, dry etching was performed under conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 10 minutes.

最後にエッチング層102をドライエッチングし、エッチングパターン108を形成した。エッチングガスはSF、もしくはCFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりエッチングを行った。ドライエッチング後の形状は図1(d)のような形状が得られる。この場合、転写層103、エッチング層102の選択比は、熱反応型レジスト層104とエッチング層102の選択比に比べて大きいので、高アスペクト比の微細パターンが容易に得られる。 Finally, the etching layer 102 was dry etched to form an etching pattern 108. Etching was performed using SF 6 or CF 4 as an etching gas under conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 10 minutes. A shape as shown in FIG. 1D is obtained after the dry etching. In this case, since the selection ratio between the transfer layer 103 and the etching layer 102 is larger than the selection ratio between the thermal reaction type resist layer 104 and the etching layer 102, a fine pattern with a high aspect ratio can be easily obtained.

図2に、熱反応型レジスト層104、転写層103、エッチング層102のエッチングレートと、転写層103に対する熱反応型レジスト層104のエッチンの選択比と、エッチング層102に対する転写層103のエッチングの選択比について示す。なお、図2では、GeSbを熱反応型レジスト層104とした場合に対して、転写層103としてCuOに加えてBiSn、CuVを用いた場合について示す(図2(a)〜(c)参照)。   FIG. 2 shows the etching rate of the thermal reaction type resist layer 104, the transfer layer 103, and the etching layer 102, the etching selectivity of the thermal reaction type resist layer 104 with respect to the transfer layer 103, and the etching of the transfer layer 103 with respect to the etching layer 102. The selectivity is shown. FIG. 2 shows a case where BiSn and CuV are used as the transfer layer 103 in addition to CuO as compared with the case where GeSb is used as the thermal reaction type resist layer 104 (see FIGS. 2A to 2C). .

エッチング寸法、形状誤差を低減するために、それぞれの選択比は高いことが好ましい。熱反応型レジスト層104、転写層103の組み合わせはGeSb/CuO、GeSb/BiSn、GeSb/CuVであるが、転写層103とエッチング層102の選択比が高いGeSb/BiSnがより好ましい。BiSnはエッチングガスにSF、もしくはCFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりドライエッチングを行った場合、転写層103はエッチングされずにフロロカーボン膜が堆積するため、選択比は非常に大きくなり、高アスペクト比の微細パターンが容易に得られる。ここではエッチングレートを0.1として選択比を計算している。 In order to reduce etching size and shape errors, it is preferable that the respective selection ratios are high. The combination of the thermal reaction type resist layer 104 and the transfer layer 103 is GeSb / CuO, GeSb / BiSn, or GeSb / CuV, but GeSb / BiSn having a high selectivity between the transfer layer 103 and the etching layer 102 is more preferable. BiSn uses SF 6 or CF 4 as the etching gas, the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 10 minutes. When dry etching is performed, the transfer layer 103 is not etched and the fluorocarbon film is formed. Since the film is deposited, the selection ratio becomes very large, and a fine pattern with a high aspect ratio can be easily obtained. Here, the selectivity is calculated with an etching rate of 0.1.

また、転写層103への転写パターン107が形成しやすい例として、GeSb/CuOの組み合わせがあげられる。エッチングガスがCHF、処理ガス圧が5Pa、処理電力が300W、処理時間10分の条件の場合、熱反応型レジスト層104と転写層103の選択比は4.2で転写パターン107は形成しやすく、エッチングパターン108を形成するエッチング層パターニング工程で、エッチングガスがSF、処理ガス圧が5Pa、処理電力が300W、処理時間10分の条件でドライエッチングを行った場合、転写層103、エッチング層102の選択比が49程度になる。転写層103が40nmの膜厚であればSiOは3.5μm以上エッチング可能であり、エッチングパターン7の開口幅が100nmとした場合、アスペクト比は35となる。この製造例に表記した材料はターゲットの組成である。 As an example in which the transfer pattern 107 is easily formed on the transfer layer 103, a combination of GeSb / CuO can be given. When the etching gas is CHF 3 , the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 10 minutes, the transfer pattern 107 is formed with a selection ratio of 4.2 between the thermal reaction type resist layer 104 and the transfer layer 103. In the etching layer patterning process for forming the etching pattern 108, when the etching gas is SF 6 , the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 10 minutes, the transfer layer 103, the etching is performed. The selection ratio of the layer 102 is about 49. If the transfer layer 103 has a thickness of 40 nm, SiO 2 can be etched by 3.5 μm or more. When the opening width of the etching pattern 7 is 100 nm, the aspect ratio is 35. The material described in this production example is the composition of the target.

[製造例2]
上記図1において、熱反応型レジスト層104の材料としてPbOターゲット、転写層103の材料としてCuOターゲットを選択した。またエッチング層102としてSiOターゲットを選択した。なお、ここで選択したCuOは他元素を10%atから20%at含む組成でも構わない。
[Production Example 2]
In FIG. 1, a PbO target was selected as the material for the thermal reaction type resist layer 104, and a CuO target was selected as the material for the transfer layer 103. A SiO 2 target was selected as the etching layer 102. The CuO selected here may have a composition containing 10% to 20% of other elements.

まず50mmφのガラス平面基板101上にスパッタリング法によりSiOターゲットを用いて、300nmのエッチング層102を成膜した。続いてCuO、PbOターゲットを用いて、転写層103を40nm、熱反応型レジスト層104を20nm成膜した(図1(a))。露光、現像の工程は実施例1と同様である。 First, a 300 nm etching layer 102 was formed on a 50 mmφ glass flat substrate 101 by a sputtering method using a SiO 2 target. Subsequently, using a CuO and PbO target, a transfer layer 103 was formed to a thickness of 40 nm and a thermal reaction type resist layer 104 was formed to a thickness of 20 nm (FIG. 1A). The steps of exposure and development are the same as in Example 1.

次に、熱反応型レジスト層104のレジストパターン106をマスクとしてドライエッチングを行うことで、図1(c)に示すように転写層103へ転写パターン107を形成した。ドライエッチングはエッチングガスとしてCを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間5分の条件によりドライエッチングを行った。ここで用いたCガスは添加ガスを含んでいても良い。 Next, by performing dry etching using the resist pattern 106 of the thermal reaction type resist layer 104 as a mask, a transfer pattern 107 was formed on the transfer layer 103 as shown in FIG. In dry etching, C 4 F 8 was used as an etching gas, dry etching was performed under the conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 5 minutes. The C 4 F 8 gas used here may contain an additive gas.

最後にエッチング層102をドライエッチングし、エッチングパターン108を形成した。エッチングガスはSF、もしくはCFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりエッチングを行った。ドライエッチング後の形状は図1(d)のような形状が得られる。この場合、転写層103、エッチング層102の選択比は、熱反応型レジスト層104とエッチング層102の選択比に比べて大きいので、高アスペクト比の微細パターンが容易に得られる。 Finally, the etching layer 102 was dry etched to form an etching pattern 108. Etching was performed using SF 6 or CF 4 as an etching gas under conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 10 minutes. A shape as shown in FIG. 1D is obtained after the dry etching. In this case, since the selection ratio between the transfer layer 103 and the etching layer 102 is larger than the selection ratio between the thermal reaction type resist layer 104 and the etching layer 102, a fine pattern with a high aspect ratio can be easily obtained.

図2に、熱反応型レジスト層104、転写層103、エッチング層102のエッチングレートと、転写層103に対する熱反応型レジスト層104のエッチングの選択比と、エッチング層102に対する転写層103のエッチングの選択比について示す。なお、図2では、PbOを熱反応型レジスト層104とした場合に対して、転写層103としてCuOを用いた場合について示す(図2(d)参照)。   2 shows the etching rate of the thermal reaction type resist layer 104, the transfer layer 103, and the etching layer 102, the selection ratio of the etching of the thermal reaction type resist layer 104 to the transfer layer 103, and the etching rate of the transfer layer 103 relative to the etching layer 102. The selectivity is shown. Note that FIG. 2 shows a case where CuO is used as the transfer layer 103 in contrast to the case where PbO is the heat-reactive resist layer 104 (see FIG. 2D).

PbO/CuOの組み合わせの場合、転写層103への転写パターン107が形成しやすい。エッチングガスがC、処理ガス圧が5Pa、処理電力が300W、処理時間5分の条件の場合、熱反応型レジスト層104と転写層103の選択比は10で転写パターン107は形成しやすく、エッチングパターン108を形成するエッチング層パターニング工程で、エッチングガスがSF、処理ガス圧が5Pa、処理電力が300W、処理時間10分の条件でドライエッチングを行った場合、転写層103、エッチング層102の選択比が49程度になる。転写層103が40nmの膜厚であればSiOは3.5μm以上エッチング可能であり、エッチングパターン7の開口幅が100nmとした場合、アスペクト比は35となる。この製造例に表記した材料はターゲットの組成である。 In the case of a combination of PbO / CuO, the transfer pattern 107 to the transfer layer 103 is easily formed. When the etching gas is C 4 F 8 , the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 5 minutes, the selection ratio of the thermal reaction type resist layer 104 and the transfer layer 103 is 10, and the transfer pattern 107 is formed. In the etching layer patterning process for forming the etching pattern 108, when the etching gas is SF 6 , the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 10 minutes, the transfer layer 103, the etching is performed. The selection ratio of the layer 102 is about 49. If the transfer layer 103 has a thickness of 40 nm, SiO 2 can be etched by 3.5 μm or more. When the opening width of the etching pattern 7 is 100 nm, the aspect ratio is 35. The material described in this production example is the composition of the target.

[製造例3]
熱反応型レジスト層104にCuOターゲット、転写層103の材料にCoターゲットを選択した。またエッチング層102としてSiOターゲットを選択した。(ここで選択したCuOは他元素を10から20%at含む組成でも構わない)
[Production Example 3]
A CuO target was selected as the heat-reactive resist layer 104, and a Co 3 O 4 target was selected as the material of the transfer layer 103. A SiO 2 target was selected as the etching layer 102. (CuO selected here may have a composition containing 10 to 20% at least of other elements)

まず50mmφのガラス平面基板101上にスパッタリング法によりSiOターゲットを用いて、300nmのエッチング層102を成膜した。続いてCo、SiO、CuOターゲットを用いて、転写層103を20nm、バリア層を20nm、熱反応型レジスト層104を40nm成膜した(図1(a))。露光、現像の工程は実施例1と同様である。 First, a 300 nm etching layer 102 was formed on a 50 mmφ glass flat substrate 101 by a sputtering method using a SiO 2 target. Subsequently, using a Co 3 O 4 , SiO 2 , and CuO target, a transfer layer 103 was deposited to a thickness of 20 nm, a barrier layer was deposited to 20 nm, and a thermal reaction type resist layer 104 was deposited to a thickness of 40 nm (FIG. 1A). The steps of exposure and development are the same as in Example 1.

次に、図1(b)に示すように熱反応型レジスト層104のレジストパターン106をマスクとしてドライエッチングを行うことで、図1(c)に示すように転写層103へ転写パターン107を形成する。ドライエッチングはエッチングガスとしてCFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりドライエッチングを行った。 Next, as shown in FIG. 1B, by performing dry etching using the resist pattern 106 of the thermal reaction type resist layer 104 as a mask, a transfer pattern 107 is formed on the transfer layer 103 as shown in FIG. 1C. To do. In dry etching, CF 4 was used as an etching gas, dry etching was performed under conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 10 minutes.

最後にエッチング層102をドライエッチングし、エッチングパターン108を形成した。エッチングガスはCHFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりエッチングを行った。ドライエッチング後の形状は図1(d)のような形状が得られる。この場合、転写層103はエッチングされずにフロロカーボン膜が堆積するため、選択比は非常に大きくなり、高アスペクト比の微細パターンが容易に得られる。ここではエッチングレートを0.1として選択比を計算している。 Finally, the etching layer 102 was dry etched to form an etching pattern 108. Etching was performed using CHF 3 as an etching gas under conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 10 minutes. A shape as shown in FIG. 1D is obtained after the dry etching. In this case, since the fluorocarbon film is deposited without etching the transfer layer 103, the selection ratio becomes very large, and a fine pattern with a high aspect ratio can be easily obtained. Here, the selectivity is calculated with an etching rate of 0.1.

図3に、熱反応型レジスト層104、転写層103、エッチング層102のエッチングレートと、転写層103に対する熱反応型レジスト層104のエッチングの選択比と、エッチング層102に対する転写層103のエッチングの選択比について示す。なお、図3では、CuOを熱反応型レジスト層104とした場合に対して、転写層103として、Coに加えてZnSb、NiNbを用いた場合について示す(図3(a)〜(c)参照)。 FIG. 3 shows the etching rate of the thermal reaction type resist layer 104, the transfer layer 103, and the etching layer 102, the etching selectivity ratio of the thermal reaction type resist layer 104 to the transfer layer 103, and the etching rate of the transfer layer 103 relative to the etching layer 102. The selectivity is shown. FIG. 3 shows a case where ZnSb and NiNb are used as the transfer layer 103 in addition to Co 3 O 4 as compared with the case where CuO is used as the thermal reaction type resist layer 104 (FIGS. 3A to 3). c)).

エッチング寸法、形状誤差を低減するために、それぞれの選択比は高いことが好ましい。熱反応型レジスト層104、転写層103の組み合わせはCuO/Co、CuO/ZnSb、CuO/NiNbであるが、転写層103とエッチング層102の選択比が高いCuO/Co、CuO/NiNbがより好ましい。Co、NiNbはエッチングガスにCHFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を300W、処理時間10分の条件によりドライエッチングを行った場合、転写層103はエッチングされずにフロロカーボン膜が堆積するため、選択比は非常に大きくなり、高アスペクト比の微細パターンが容易に得られる。ここではエッチングレートを0.1として選択比を計算している。 In order to reduce etching size and shape errors, it is preferable that the respective selection ratios are high. The combination of the thermal reaction type resist layer 104 and the transfer layer 103 is CuO / Co 3 O 4 , CuO / ZnSb, CuO / NiNb, but CuO / Co 3 O 4 having a high selectivity between the transfer layer 103 and the etching layer 102, CuO / NiNb is more preferable. Co 3 O 4 and NiNb use CHF 3 as an etching gas, a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 300 W, and a dry processing time of 10 minutes, the transfer layer 103 is not etched and the fluorocarbon film is not etched. Therefore, the selection ratio becomes very large, and a fine pattern with a high aspect ratio can be easily obtained. Here, the selectivity is calculated with an etching rate of 0.1.

また、転写層103への転写パターン107が形成しやすい例として、CuO/ZnSbの組み合わせがあげられる。エッチングガスがSF、処理ガス圧が5Pa、処理電力が300W、処理時間10分の条件の場合、熱反応型レジスト層104と転写層103の選択比は9.8で転写パターン107は形成しやすく、エッチングパターン108を形成するエッチング層パターニング工程で、エッチングガスがCHF、処理ガス圧が5Pa、処理電力が300W、処理時間10分の条件でドライエッチングを行った場合、転写層103、エッチング層102の選択比が49程度になる。転写層103が40nmの膜厚であればSiOは1.9μm以上エッチング可能であり、エッチングパターン108の開口幅が100nmとした場合、アスペクト比は19となる。この製造例に表記した材料はターゲットの組成である。 As an example in which the transfer pattern 107 is easily formed on the transfer layer 103, a combination of CuO / ZnSb can be given. When the etching gas is SF 6 , the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 10 minutes, the selection ratio of the thermal reaction type resist layer 104 and the transfer layer 103 is 9.8, and the transfer pattern 107 is formed. In the etching layer patterning process for forming the etching pattern 108, when the etching gas is CHF 3 , the processing gas pressure is 5 Pa, the processing power is 300 W, and the processing time is 10 minutes, the transfer layer 103, the etching is performed. The selection ratio of the layer 102 is about 49. If the transfer layer 103 has a thickness of 40 nm, SiO 2 can be etched by 1.9 μm or more. When the opening width of the etching pattern 108 is 100 nm, the aspect ratio is 19. The material described in this production example is the composition of the target.

本発明のパターン構造の製造方法は、モールド等の微細な構造を有する構造体への製造方法として、好適に用いられる。   The method for producing a pattern structure of the present invention is suitably used as a method for producing a structure having a fine structure such as a mold.

101 基板
102 エッチング層
103 転写層
104 熱反応型レジスト層
105 レジスト開口部
106 レジストパターン
107 転写パターン
108 エッチングパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Etching layer 103 Transfer layer 104 Thermal reaction type resist layer 105 Resist opening 106 Resist pattern 107 Transfer pattern 108 Etching pattern

Claims (8)

エッチング層上に転写層と熱反応型レジスト層を順に積層する工程と、
前記熱反応型レジスト層の所定の領域に対して熱反応させた後、前記熱反応させた領域をエッチングすることにより前記熱反応レジスト層をパターニングする工程と、
前記パターニングされた熱反応レジスト層をマスクとして、前記転写層に対して第1のドライエッチングを施すことにより前記転写層をパターニングする工程と、
少なくとも前記パターニングされた転写層をマスクとして、前記エッチング層に対して第2のドライエッチングを施すことにより前記エッチング層をパターニングする工程と、を有し、
前記エッチング層、前記転写層及び前記熱反応型レジスト層として、互いに異なる無機材料を用いて形成し、
前記第1のドライエッチング及び前記第2のドライエッチングとして、互いに異なるエッチングガスを用い、
前記転写層として、前記第2のドライエッチングに対して前記熱反応型レジスト層より耐性のある材料で形成し、
前記転写層として、Co、Zn、Sb、Ni、Nb、該金属群から選ばれる酸化物、並びに該金属群の中から選ばれる2種類以上の金属の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、
前記熱反応型レジスト層として、Cu、Cu酸化物、並びにCuを含む2種類以上の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、
前記第1のドライエッチングのガスとして、少なくともCF 、及びSF のいずれか一種を用い、
前記第2のドライエッチングのガスとして、少なくともCHF 、CH 、CxFy(xは2から4の整数、yは2x)、及びC のいずれか一種を用いることを特徴とするパターン構造の製造方法。
Laminating a transfer layer and a heat-reactive resist layer in order on the etching layer;
Patterning the thermally-reactive resist layer by performing a thermal reaction on a predetermined region of the thermally-reactive resist layer and then etching the thermally-reacted region; and
Patterning the transfer layer by applying a first dry etching to the transfer layer using the patterned thermal reaction resist layer as a mask;
Patterning the etching layer by performing a second dry etching on the etching layer using at least the patterned transfer layer as a mask, and
The etching layer, the transfer layer, and the thermal reaction type resist layer are formed using different inorganic materials,
Different etching gases are used as the first dry etching and the second dry etching,
The transfer layer is formed of a material that is more resistant to the second dry etching than the thermal reaction type resist layer ,
As the transfer layer, at least one of Co, Zn, Sb, Ni, Nb, an oxide selected from the metal group, a composite metal of two or more metals selected from the metal group, and an oxide thereof Using a material containing
As the heat-reactive resist layer, a material containing at least one of Cu, Cu oxide, two or more kinds of composite metals containing Cu, and oxides thereof is used.
As the gas for the first dry etching, at least one of CF 4 and SF 6 is used,
As the second dry etching gas, at least one of CHF 3 , CH 2 F 2 , CxFy (x is an integer of 2 to 4, y is 2x), and C 3 F 8 is used. A manufacturing method of a pattern structure.
エッチング層上に転写層と熱反応型レジスト層を順に積層する工程と、
前記熱反応型レジスト層の所定の領域に対して熱反応させた後、前記熱反応させた領域をエッチングすることにより前記熱反応レジスト層をパターニングする工程と、
前記パターニングされた熱反応レジスト層をマスクとして、前記転写層に対して第1のドライエッチングを施すことにより前記転写層をパターニングする工程と、
少なくとも前記パターニングされた転写層をマスクとして、前記エッチング層に対して第2のドライエッチングを施すことにより前記エッチング層をパターニングする工程と、を有し、
前記エッチング層、前記転写層及び前記熱反応型レジスト層として、互いに異なる無機材料を用いて形成し、
前記第1のドライエッチング及び前記第2のドライエッチングとして、互いに異なるエッチングガスを用い、
前記転写層として、前記第2のドライエッチングに対して前記熱反応型レジスト層より耐性のある材料で形成し、
前記転写層として、Cu、Mo、Sn、Bi、Ga、V、該金属群から選ばれる金属の酸化物、並びに該金属群の中から選ばれる2種類以上の金属の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、
前記熱反応型レジスト層として、Ti、Ge、Nb、Sb、Te、W、Pb、該金属群から選ばれる金属の酸化物、並びに該金属群の中から選ばれる2種類以上の金属の複合金属及びその酸化物のうち少なくともいずれか一を含有する材料を用い、
前記第1のドライエッチングのガスとして、少なくともCHF、CH、C(xは2から4の整数、yは2x)、及びのいずれか一種を用い、
前記第2のドライエッチングガスとして、少なくともCF及びSFのいずれか一種を用いることを特徴とするパターン構造の製造方法。
Laminating a transfer layer and a heat-reactive resist layer in order on the etching layer;
Patterning the thermally-reactive resist layer by performing a thermal reaction on a predetermined region of the thermally-reactive resist layer and then etching the thermally-reacted region; and
Patterning the transfer layer by applying a first dry etching to the transfer layer using the patterned thermal reaction resist layer as a mask;
Patterning the etching layer by performing a second dry etching on the etching layer using at least the patterned transfer layer as a mask, and
The etching layer, the transfer layer, and the thermal reaction type resist layer are formed using different inorganic materials,
Different etching gases are used as the first dry etching and the second dry etching,
The transfer layer is formed of a material that is more resistant to the second dry etching than the thermal reaction type resist layer,
As the transfer layer, Cu, Mo, Sn, Bi , Ga, V, oxides of metals selected from the metal group, and the complex metal and its oxides of two or more metals selected from the metal group Use a material containing at least one of them,
As the thermal reaction type resist layer, Ti, Ge, Nb, Sb , Te, W, Pb, oxides of metals selected from the metal group, and a composite metal of two or more metals selected from the metal group And a material containing at least one of the oxides thereof,
As the gas for the first dry etching, at least one of CHF 3 , CH 2 F 2 , C x F y (x is an integer of 2 to 4, y is 2x), and C 3 F 8 is used.
Wherein the second dry etching gas, at least CF 4, and a manufacturing method of the characteristics and to Rupa turn structure the use of any one of SF 6.
前記エッチング層が、Si、SiOx1(x1は、0<x1≦2である。)及びSiNx2(x2は、0<x2≦0.75である。)、並びにTaOx3(x3は、0<x3≦0.4である。)から選択されることを特徴とする請求項又は請求項2に記載のパターン構造の製造方法。 The etch layer is, Si, SiO x1 (x1 is 0 <x1 ≦ 2.) And SiN x2 (x2 is 0 <x2 ≦ 0.75.), And TaO x3 (x3 is 0 < a x3 ≦ 0.4 is.) the method of producing a pattern structure according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is selected from. 前記熱反応型レジスト層にレーザー光を照射することにより、前記熱反応型レジスト層に対して熱反応を施すことを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載のパターン構造の製造方法。 By irradiating a laser beam to the heat reaction type resist layer, producing a pattern structure according to any one of claims 1 to 3, characterized by performing thermal reaction against the thermal reaction type resist layer Method. 前記レーザー光の照射を、半導体レーザーを用いて行うことを特徴とする請求項に記載のパターン構造の製造方法。 The pattern structure manufacturing method according to claim 4 , wherein the laser light irradiation is performed using a semiconductor laser. 前記エッチング層、前記転写層及び前記熱反応型レジスト層を、スパッタリング法、蒸着法又はCVDを用いて成膜することを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載のパターン構造の製造方法。 The etching layer, the transfer layer and the thermal reaction type resist layer, a sputtering method, a pattern structure as claimed in any one of claims 5, characterized in that the deposited using vapor deposition or CVD Production method. 前記エッチング層を、平板形状又はスリーブ形状を有する基板上に形成することを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載のパターン構造の製造方法。 Method of manufacturing a patterned structure according to any one of claims 1 to claim 6, said etching layer, and forming on a substrate having a plate shape or a sleeve shape. 請求項1から請求項のいずれかに記載のパターン構造の製造方法を用いて作製された、パターン周期が50nm〜1000nmのパターン構造を有するモールド。 A mold having a pattern structure with a pattern period of 50 nm to 1000 nm, produced using the method for producing a pattern structure according to any one of claims 1 to 7 .
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