JP2010284921A - Method for forming pattern, and template - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン形成方法及びテンプレートに関する。 The present invention relates to a pattern forming method and a template.
現在、半導体装置の高集積化及び微細化が進み、微細パターンを実現するための工程が要求されている。関連する技術として、ナノインプリントと呼ばれる微細加工技術の開発が進められている。
ナノインプリントにおけるパターン形成方法では、ウエハの被加工面上に形成されたパターン形成材料(レジスト)にテンプレート(モールド)を接触させ、UV(紫外線)照射を行うことによってレジストを硬化させ、さらにレジストからテンプレートを離型することでレジストパターンが形成される。
Currently, semiconductor devices are highly integrated and miniaturized, and a process for realizing a fine pattern is required. As a related technique, development of a microfabrication technique called nanoimprint is being promoted.
In the pattern forming method in nanoimprint, a template (mold) is brought into contact with a pattern forming material (resist) formed on a processing surface of a wafer, and the resist is cured by irradiating UV (ultraviolet rays). A resist pattern is formed by releasing the mold.
しかし、ナノインプリント転写において、パターンサイズに反比例して充填速度が減少するため、凹型の大パターンへのレジストの充填が遅く、また、大パターンとレジストの間に空気が混ざるという問題があった。また、微細パターンとラフパターンを別層として形成した場合には、工程増加によるコストの増加や合せずれの発生による歩留まり低下が問題となる。 However, in nanoimprint transfer, since the filling speed decreases in inverse proportion to the pattern size, filling of the resist into the concave large pattern is slow, and air is mixed between the large pattern and the resist. Further, when the fine pattern and the rough pattern are formed as separate layers, there is a problem of an increase in cost due to an increase in processes and a decrease in yield due to the occurrence of misalignment.
また、微細パターンを実現するための関連技術として、下地領域上に芯材パターンを形成した後、芯材パターン側壁部に側壁マスクパターンを形成し、芯材パターンを除去した後に側壁マスクパターンをマスクにして下地領域を加工することにより、下地領域に配線パターン等を形成する側壁転写技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。しかし、この側壁転写技術は、芯材パターンを除去する工程が必要となるため、側壁パターンにより形成された枠のみが残り、大パターンを形成することができない。このため、大パターンを形成するための露光を別途行わなければならず、工程数が増加するという問題があった。 In addition, as a related technique for realizing a fine pattern, after forming a core material pattern on the base region, a sidewall mask pattern is formed on the sidewall portion of the core material pattern, and after removing the core material pattern, the sidewall mask pattern is masked. Then, a sidewall transfer technique for forming a wiring pattern or the like in the base region by processing the base region has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, since this side wall transfer technique requires a step of removing the core material pattern, only the frame formed by the side wall pattern remains, and a large pattern cannot be formed. For this reason, exposure for forming a large pattern has to be performed separately, and there is a problem that the number of processes increases.
このように、従来のパターン形成方法では、必ずしも効率的に高品質なパターンを形成できるわけではなかった。 Thus, the conventional pattern forming method cannot always efficiently form a high quality pattern.
本発明は、効率的に高品質なパターンを形成することのできるパターン形成方法等を提供することを目的としている。 An object of this invention is to provide the pattern formation method etc. which can form a high quality pattern efficiently.
本発明の第一の視点に係るパターン形成方法の態様は、下地領域上に第1の枠状パターンを形成する工程と、前記第1の枠状パターンの内側に充填材を充填する工程と、前記第1の枠状パターン及び前記充填材をマスクとして用いて前記下地領域を加工する工程とを含むことを特徴とする
本発明の第二の視点に係るテンプレートの態様は、デバイス形成領域内に凹型の枠状パターンを有することを特徴とする。
The aspect of the pattern forming method according to the first aspect of the present invention includes a step of forming a first frame-shaped pattern on a base region, a step of filling a filler inside the first frame-shaped pattern, And a step of processing the base region using the first frame-shaped pattern and the filler as a mask. A template aspect according to a second aspect of the present invention is provided in a device formation region. It has a concave frame pattern.
本発明によれば、効率的に高品質なパターンを形成することのできるパターン形成方法等を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pattern formation method etc. which can form a high quality pattern efficiently can be provided.
以下、本発明の実施形態の詳細を図面を参照して説明する。 Hereinafter, details of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1〜図3を用いて、第1の実施形態のパターン形成方法を説明する。
(First embodiment)
The pattern forming method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1(a)〜図3(a)は第1の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図1(b)〜図3(b)は第1の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す平面図である。 FIGS. 1A to 3A are cross-sectional views schematically showing a pattern forming method according to the first embodiment, and FIGS. 1B to 3B are patterns according to the first embodiment. It is a top view which shows the formation method roughly.
先ず、図1に示すように、基板100上に被加工領域として下地領域101を形成する。次に、下地領域101上に凸型の第1の枠状パターン102を形成し、同時に枠状パターン102の外部に凸型の微細パターン103を形成する。なお、この枠状パターン102は、例えば一辺が100μm程度の正方形状であり、線幅が30nm程度の凸型パターンで構成されている。つまり、凸型の枠状パターン102の内側には、正方形状の領域が形成されている。また、微細パターン103のピッチは40nm〜60nm程度である。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、図2に示すように、例えばインクジェットノズル104を用いて枠状パターン102の内側、つまり枠状パターン102が形成する正方形状の領域に、液状のマスク材(充填材)105を充填する。このマスク材を硬化した後のエッチングレートは、枠状パターン102を構成する材料のエッチングレートと同程度である。そして、マスク材105を硬化させて枠状パターン102及びマスク材パターン(充填材パターン)105からなる一辺が100μmの正方形状の大パターン106を形成する。なお、マスク材の硬化方法としては、活性光線を用いた光硬化や、熱処理による熱硬化等がある。
Next, as shown in FIG. 2, for example, a liquid mask material (filler) 105 is filled into the inside of the frame-shaped
次に、図3に示すように、大パターン106及び微細パターン103をマスクとして用いてエッチングを行うことで、下地領域101に大パターン106及び微細パターン103が転写され、大パターン107及び微細パターン108が形成される。
Next, as shown in FIG. 3, the
上記第1の実施形態によれば、大パターン106の枠となる枠状パターン102を形成し、枠状パターン102の内側にマスク材を充填して硬化させることで、枠状パターン102及びマスク材パターン105からなる大パターン106を形成している。このため、例えば微細な半導体装置の製造工程において、同一層内に大パターンと微細パターンとが存在する場合においても、大パターンと微細パターンを別々に露光するプロセスに比べて効率的に大パターンと微細パターンとを形成することができる。この結果、工程数を減少させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
According to the first embodiment, the frame-
(第2の実施形態)
図4〜11を用いて、第2の実施形態のパターン形成方法を説明する。
(Second Embodiment)
A pattern forming method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
上述した第1の実施形態では、大パターンと微細パターンとを同時に形成する一般的な方法を説明した。第2の実施形態では、ナノインプリントプロセスにおいて大パターンと微細パターンとを同時に形成する方法を説明する。 In the first embodiment described above, a general method for simultaneously forming a large pattern and a fine pattern has been described. In the second embodiment, a method for simultaneously forming a large pattern and a fine pattern in a nanoimprint process will be described.
図4は第2の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す図である。また、図5(a)〜図9(a)、図11(a)は第2の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図5(b)〜図9(b)、図11(b)は第2の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す平面図である。また、図10は、第2の実施形態のパターン形成方法の比較例を概略的に示す断面図である。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the pattern forming method of the second embodiment. FIGS. 5 (a) to 9 (a) and 11 (a) are cross-sectional views schematically showing the pattern forming method of the second embodiment, and FIGS. 5 (b) to 9 (b). FIG. 11B is a plan view schematically showing the pattern forming method of the second embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a comparative example of the pattern forming method of the second embodiment.
まず、図4に示すように、ディスペンサ202を用いたインクジェット法によって、下地領域を含む基板200上にマスク材(充填材)201として、液状の光硬化性樹脂膜材料(ナノインプリント材料)を塗布する。
First, as shown in FIG. 4, a liquid photocurable resin film material (nanoimprint material) is applied as a mask material (filler) 201 onto a
次に、図5に示す工程を行う。図5において、テンプレート203は、例えば一般のフォトマスクに用いる透明な石英基板にプラズマエッチングにより凹凸のパターンが形成されたものであり、テンプレート203の表面には凹型の大領域形成パターン204及び凹型の微細パターン205が形成されている。また、テンプレート203に形成された大領域形成パターン204及び微細パターン205の線幅は30nm以下である。更に、大領域形成パターン204は、線幅が30nm程度の凹型の枠状パターン204aと、枠状パターン204aの内側に形成された30nm程度の凹型の微細パターン(C/Hパターンアレイ)204bと、を有している。そして、テンプレート203と基板200表面とを平行に保持しながら、テンプレート203を徐々に接近させてマスク材201に接触させる。このとき毛細管現象により、テンプレート203に形成された凹型の大領域形成パターン204内及び凹型の微細パターン205内にマスク材201が充填される。枠状パターン204a内には微細パターン204bが形成されているため、パターン間の狭い隙間から素早くマスク材を充填することができる。
Next, the process shown in FIG. 5 is performed. In FIG. 5, a
次に、図6に示すように、大領域形成パターン204内及び微細パターン205内にマスク材201が完全に充填されたら、テンプレート203をマスク材201に接触させたまま、テンプレート203の裏面からマスク材201にUV光(活性光線)を照射し、マスク材201を光硬化させる。
Next, as shown in FIG. 6, when the
次に、図7に示すように、テンプレート203を垂直方向に引き上げ、離型を行う。これにより、マスク材201に、大領域形成パターン204が転写された凸型の大領域形成パターン206が形成され、微細パターン205が転写された凸型の微細パターン207が形成される。大領域形成パターン206は、線幅が30nm程度の凸型の枠状パターン206aと、枠状パターン206aの内側に形成された30nm程度の凸型の微細パターン206bを有している。これにより、凸型の枠状パターン206aの内側には、凸型の微細パターン206bを含む正方形状の領域が形成されている。また、凸型の枠状パターン206aの内側には凸型の微細パターン206bが形成されているため、枠状パターン206aの内側の微細パターン206b以外の領域には微細な隙間が形成されている。
Next, as shown in FIG. 7, the
次に、図8に示すように、ディスペンサ208を用いたインクジェット法によって、枠状パターン206aの内側に、マスク材(充填材)209として、大領域形成パターン206を構成する材料と同程度のエッチングレートを有する液状の光硬化性樹脂膜材料を滴下する。この際、マスク材209の滴下位置は、厳密に枠状パターン206aの中心に一致する必要はない。滴下されたマスク材209は、毛細管現象によって枠状パターン206a及び微細パターン206b間に形成された隙間に充填される。
Next, as shown in FIG. 8, etching is performed on the inner side of the frame-shaped
次に、図9に示すように、UV光を全面に照射し、マスク材209を光硬化させる。これにより、大領域形成パターン206及びマスク材209からなる一辺が100μm程度の正方形状の大パターン210が形成される。
Next, as shown in FIG. 9, the entire surface is irradiated with UV light, and the
上記第2の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様に、枠状パターン206aの内側に充填材209を充填して硬化させることで、大領域形成パターン206及び充填材209からなる大パターン210を形成している。また、枠状パターン206aの内側の領域に微細パターン206bが形成されているため、枠状パターン206a及び微細パターン206bに囲われた微細パターンが形成されている。ここで、図10の比較例に示すように、凹型の大パターン212及び凹型の微細パターン205が形成されているテンプレート211にマスク材201を接触させて大パターン212内にマスク材201を充填する場合、微細パターン205内への充填に比べ、大パターン212内への充填速度は遅く、また、大パターン212内にマスク材201が十分に充填されない事がある。上記第2実施形態によれば、枠状パターンの内側に充填剤209を流してマスク材を形成するため、より速く、より正確に大パターン210を形成することが可能となる。さらに、枠状パターンの内側に微細パターンを形成しておくことで、より速く、充填剤209を注入することが可能である。その結果、例えば微細な半導体装置の製造工程において、同一層内に大パターンと微細パターンとが存在する場合においても、効率的に大パターンと微細パターンとを形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
According to the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, the
なお、上記第2の実施形態によれば、ディスペンサ208を用いたインクジェット法によってマスク材209を滴下することで、枠状パターン206aの内側にマスク材209を充填している。しかし、マスク材209を充填するテンプレートを用意し、このテンプレートの凸部にマスク材209を付着させ、枠状パターン206aの内側にマスク材209を充填する方法を用いても良い。
Note that, according to the second embodiment, the
より具体的には、図11に示すように、枠状パターン206aの内側にマスク材209を充填させるためのテンプレート213を用意する。このテンプレート213は、例えば大領域形成パターン204及び微細パターン205と同様の凹型のパターンを有している。そして、大領域形成パターン204の凹部分以外の凸部分にマスク材209を付着させ、大領域形成パターン204が大領域形成パターン206と、微細パターン205が微細パターン207と噛み合わさる様にテンプレート213を基板200に接近させる。これにより、大領域形成パターン204の凸部分に付着されたマスク材209は、選択的に枠状パターン206aの内側に供給される。
More specifically, as shown in FIG. 11, a
そして、枠状パターン206aの内側にマスク材209が充填されたら、テンプレート213を保持したまま、あるいはテンプレート213を基板200から引き上げてUV光を照射する。これにより図9に示す構造と同様に、マスク材209が光硬化され、大領域形成パターン206及びマスク材209からなる一辺が100μm程度の正方形状の大パターン210が形成される。
When the
また、テンプレート213に形成される凸型のパターンは、凸型の枠状パターン206aの内側にマスク材209を充填させることのできる構成であれば、どのような形状でも良い。
In addition, the convex pattern formed on the
(変形例)
上記第2の実施形態では、インクジェットノズルを用いて枠状パターン206a内にマスク材を充填した。しかし、本変形例では、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン(充填誘導用パターン)214を枠状パターン206aに接続することで、枠状パターン206aの内側へのマスク材充填を行う。
(Modification)
In the said 2nd Embodiment, the mask material was filled in the frame-shaped
図12〜図17を用いて、第2の実施形態の変形例のパターン形成方法について説明する。なお、基本的な構造及び、基本的な形成方法は、上述した第2の実施形態と同様である。したがって、上述した第2の実施形態で説明した事項及び上述した第2の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。また、簡単のため、微細パターン206bは図示しない。
A pattern forming method according to a modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS. The basic structure and the basic formation method are the same as those in the second embodiment described above. Therefore, the description about the matter demonstrated by 2nd Embodiment mentioned above and the matter which can be easily guessed from 2nd Embodiment mentioned above is abbreviate | omitted. For simplicity, the
図12〜図17は、第2の実施形態の変形例のパターン形成方法を概略的に示した平面図である。 12 to 17 are plan views schematically showing a pattern forming method according to a modification of the second embodiment.
まず、図12に示すように、枠状パターン206aは接続パターン215を介して枠状パターン214に接続されている。つまり、枠状パターン206aの内側の領域は、接続パターン(充填誘導用パターン)215を介して枠状パターン214の内側の領域に接続されている。また、枠状パターン214の内側の領域は、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法を有している。また、枠状パターン206aの内側の領域は、枠状パターン214の内側の領域に比べて充分小さい。
First, as shown in FIG. 12, the
次に、図13に示すように、枠状パターン214の内側にインクジェットノズルをセットして、マスク材209を導入する。これにより、マスク材209が、毛細管現象によって、接続パターン215を介し、枠状パターン206aの内側に充填される。なお、枠状パターン206aの内側にマスク材209が充填されれば良いので、枠状パターン214の内側にマスク材209を完全に充填する必要はない。
Next, as shown in FIG. 13, an ink jet nozzle is set inside the frame-shaped
次に、図14に示すように、枠状パターン206aの内側にマスク材209を充填した後に、UV光を照射することで、マスク材209を光硬化させる。これにより、枠状パターン206a及びマスク材209からなる正方形状の大パターン216が形成される。
Next, as shown in FIG. 14, the
次に、図15に示すように、マスク材209、枠状パターン214及び接続パターン215をカットするために、膜厚200nm程度のレジスト217を形成する。レジスト217は、レジストを基板上に塗布したのち、リソグラフィを実施して形成することができる。
Next, as shown in FIG. 15, in order to cut the
次に、図16に示すように、レジスト217をマスクとして用いて、マスク材209、枠状パターン214及び接続パターン215をドライエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 16, using the resist 217 as a mask, the
次に、図17に示すように、レジスト217をアッシングにより除去する。 Next, as shown in FIG. 17, the resist 217 is removed by ashing.
そして、大パターン216をマスクとして、異方性エッチングを行うことにより、大パターン216及び微細パターン207を下地領域に転写することが可能である。
Then, the
上記変形例によれば、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン214を枠状パターン206aに接続し、枠状パターン206aの内側へマスク材を充填している。このため、目的の枠状パターン206aの内側の領域がインクジェットノズルの位置精度よりも小さい寸法である場合においても、容易に枠状パターン206aの内側にマスク材209を導入することができ、上述した、第2の実施形態と同様に、効率的に大パターンと微細パターンとを同時に形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
According to the above modification, the frame-shaped
なお、上述した第2の実施形態の変形例では、枠状パターン206aと枠状パターン214を、接続パターン215を介して接続しているが、枠状パターン206aと枠状パターン214を直接接続する構造でも良い。
In the modification of the second embodiment described above, the
さらに、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例では、枠状パターン204aの内側にはC/Hパターンアレイである微細パターン204bが形成されている場合について説明した。しかし、枠状パターン204aの内側にマスク材209を充填させることのできる構成であれば、微細パターン204bは任意のパターンでも良い。
Further, in the above-described second embodiment and the modification of the second embodiment, the case where the
また、上記第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例は、大領域形成パターン206は、凸型の枠状パターン206aと、枠状パターン206aの内側に形成された凸型の微細パターン206bを有している。しかし、微細パターン206bが形成されない構造であっても、上記第2の実施形態と同様の基本的効果を得ることが可能である。
Further, in the second embodiment and the modified example of the second embodiment, the large
また、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例では、ナノインプリント材料として、液状の光硬化性樹脂膜材料を用いた。しかし、熱可朔性の樹脂をナノインプリント材料として用いても良い。具体的には、基板200上に熱可朔性の樹脂を成膜し、加熱して軟化させた前記樹脂にテンプレートを押し付ける。その後、前記樹脂を冷やして硬化させ、テンプレートを離型することで、大領域形成パターン206と微細パターン207等を形成しても良い。
In the second embodiment and the modification of the second embodiment described above, a liquid photocurable resin film material is used as the nanoimprint material. However, a heat flexible resin may be used as the nanoimprint material. Specifically, a heat-flexible resin film is formed on the
また、上述した第2の実施形態及び第2の実施形態の変形例では、基板200上面にマスク材201を塗布し、パターン形成面を下面側に向けたテンプレート203を基板200の上方から接触させることで、大領域形成パターン206と微細パターン207と形成するフェイスダウン工程について説明した。しかし、パターン形成面を上面側に向け、パターン内にマスク材201を予め充填したテンプレート203を基板200の下方から接触させるフェイスアップ工程によって大領域形成パターン206と微細パターン207と形成しても良い。
In the second embodiment and the modification of the second embodiment described above, the
(第3の実施形態)
図18〜図28を用いて、第3の実施形態のパターン形成方法を説明する。
(Third embodiment)
A pattern forming method according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
上述した第2の実施形態では、ナノインプリントプロセスにおいて大パターンと微細パターンとを同時に形成した。第3の実施形態では、側壁転写プロセスにおいて大パターンと微細パターンとを同時に形成する方法を説明する。 In the second embodiment described above, a large pattern and a fine pattern are formed simultaneously in the nanoimprint process. In the third embodiment, a method for simultaneously forming a large pattern and a fine pattern in a sidewall transfer process will be described.
図18(a)〜図28(a)は第3の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す断面図であり、図18(b)〜図28(b)は第3の実施形態のパターン形成方法を概略的に示す平面図である。 FIGS. 18A to 28A are cross-sectional views schematically showing the pattern forming method of the third embodiment, and FIGS. 18B to 28B are patterns of the third embodiment. It is a top view which shows the formation method roughly.
先ず、図18に示すように、基板(シリコン基板)300上に被加工膜301として膜厚200nm程度のシリコン酸化膜(SiO2)を形成する。次に、被加工膜301上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて膜厚200nm程度のカーボン膜302を形成し、カーボン膜302上にレジスト(芯材)303として膜厚80nm程度の有機反射防止膜(化学増幅型ArFレジスト)を形成する。その後、NA=1.3以上のArF液浸露光装置により、レチクルを介してレジスト303を露光し、130℃程度でポストエクスポジャーベーク(Post Exposure Bake:PEB)および現像を行う。これにより、線幅40nm(ピッチ:80nm)程度のラインアンドスペースパターン(微細パターン)304及び一辺が100μm程度の正方形状の大パターン305のレジストパターンが形成される。なお、レジスト303の感光波長は175nmから210nmで、PEBの反応温度は115℃から190℃である。
First, as shown in FIG. 18, a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of about 200 nm is formed as a film to be processed 301 on a substrate (silicon substrate) 300. Next, a
次に、図19に示すように、該レジストパターン上に酸性樹脂の水溶液を塗布し、90℃で60秒間ベークする。その後、該レジストパターンを2.38wt%のTMAH水溶液中で30秒間現像し、純水にてリンスする(スリミング)。これにより、線幅を20nm程度細め、線幅20nm程度のレジストパターンを形成する。また、ライン幅とスペース幅が1:1となる露光量より多くの露光する方法(オーバードーズ法)によって線幅を20nmにすることも可能である。 Next, as shown in FIG. 19, an aqueous solution of an acidic resin is applied on the resist pattern and baked at 90 ° C. for 60 seconds. Thereafter, the resist pattern is developed in a 2.38 wt% TMAH aqueous solution for 30 seconds and rinsed with pure water (slimming). Thereby, the line width is reduced by about 20 nm, and a resist pattern having a line width of about 20 nm is formed. It is also possible to set the line width to 20 nm by a method of exposing more than the exposure amount at which the line width and space width are 1: 1 (overdose method).
次に、図20に示すように、パターン形成材料膜306として全面に膜厚20nm程度のシリコンを含有する材料膜(シリコン酸化膜)を室温で形成する。このパターン形成材料膜306はCVD法で形成しても、シリコン含有塗布材料を全面に塗布することで形成してもよい。CVD法によって形成されるパターン形成材料膜306としては、シリコン酸化膜、アモルファスシリコン膜、シリコン窒化膜などが挙げられる。また、パターン形成材料膜306を形成する際の温度は、レジスト303の変形または分解を防止するために200℃以下で行うことが望ましい。また、シリコン含有塗布材料としてはシラン化合物、シラザン化合物、シロキサン化合物などが挙げられ、具体的にはSpin on Glass(SOG)材料、ポリシラン化合物、ポリシラザン化合物、シリコン含有ネガレジストなどが挙げられる。
Next, as shown in FIG. 20, a material film (silicon oxide film) containing silicon with a thickness of about 20 nm is formed on the entire surface as a pattern forming
次に、図21に示すように、パターン形成材料膜306をおよそ20nm分エッチバックし、レジスト303の表面を露出させる。これにより、レジスト303の側壁に側壁膜としてパターン形成材料306の一部が残る。
Next, as shown in FIG. 21, the pattern forming
次に、図22に示すように、レジスト303に対して酸素を含むプラズマを用いてエッチングを行う。これにより、レジスト303が除去され、微細パターン304の側壁に残ったパターン形成材料306による終端がループ状に閉じた40nmピッチのラインアンドスペースパターン(微細パターン)307が形成され、大パターン305の側壁に残ったパターン形成材料306による一辺が100μm程度の正方形状の枠状パターン308が形成される。
Next, as shown in FIG. 22, the resist 303 is etched using plasma containing oxygen. As a result, the resist 303 is removed, and a 40 nm pitch line-and-space pattern (fine pattern) 307 is formed in which the terminal ends of the
次に、図23に示すように、インクジェットノズル309を用いて、枠状パターン308の内側にのみ選択的にマスク材(充填材)310として枠状パターン308を構成する材料と同程度のエッチングレートを有するシリコン含有レジスト材料を充填する。さらに120℃で60秒間、熱処理を施し、マスク材310を熱硬化する。これにより、枠状パターン308及びマスク材310からなる、一辺が100μm程度の正方形状の大パターン311が形成される。なお、枠状パターン308の内側にマスク材310を導入する手段としては、枠状パターン308の内側に精度良く少量の材料を導入できる手段であれば、インクジェットノズルに限定するものではない。
Next, as shown in FIG. 23, using an
次に、図24に示すように、RIE等の異方性エッチングを行うことにより、微細パターン307及び大パターン311がカーボン膜302に転写され、微細パターン312及び大パターン313が形成される。
Next, as shown in FIG. 24, by performing anisotropic etching such as RIE, the
次に、図25に示すように、RIE等の異方性エッチングによって、微細パターン312及び大パターン313が被加工膜301に転写され、微細パターン314及び大パターン315が形成される。
Next, as shown in FIG. 25, the
次に、図26に示すように、終端がループ状に閉じた微細パターン314の終端(閉ループ)をカットするために、微細パターン314の閉ループ領域をスペース領域として、微細パターン314及び大パターン315上に膜厚200nm程度のレジスト316を形成する。
Next, as shown in FIG. 26, in order to cut the end (closed loop) of the
次に、図27に示すように、このレジスト316をマスクとして用いて微細パターン314の閉ループ領域をドライエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 27, the closed loop region of the
次に、図28に示すように、レジスト316をアッシングにより除去する。これにより、微細なラインアンドスペースパターン(微細パターン)317と大パターン315とを備えるパターンを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 28, the resist 316 is removed by ashing. Thereby, a pattern including a fine line and space pattern (fine pattern) 317 and a
上記第3の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様に、大パターン311の枠となる枠状パターン308を形成し、枠状パターン308の内側に充填材310を充填して硬化させることで、枠状パターン308及び充填材310からなる大パターン311を形成している。このため、大パターン311形成のための露光を行うことなく、微細パターン307と大パターン311とを備えたパターンを同時に形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
According to the third embodiment, similarly to the first embodiment described above, the frame-shaped
(変形例)
上記第3の実施形態では、インクジェットノズルを用いて枠状パターン308内にマスク材を充填した。しかし、本変形例では、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン318を枠状パターン308に接続することで、枠状パターン308の内側へのマスク材充填を行う。
(Modification)
In the third embodiment, the mask material is filled into the frame-shaped
図29〜図37を用いて、第3の実施形態の変形例のパターン形成方法について説明する。なお、基本的な構造及び、基本的な形成方法は、上述した第3の実施形態と同様である。したがって、上述した第3の実施形態で説明した事項及び上述した第3の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。 A pattern forming method according to a modification of the third embodiment will be described with reference to FIGS. The basic structure and the basic formation method are the same as those in the third embodiment described above. Therefore, the description of the matters described in the above-described third embodiment and the items that can be easily inferred from the above-described third embodiment will be omitted.
図29〜図37は、第3の実施形態の変形例のパターン形成方法を概略的に示した平面図である。 29 to 37 are plan views schematically showing a pattern forming method according to a modification of the third embodiment.
まず、図29に示すように、大パターン305は接続パターン319を介して大パターン320に接続されている。
First, as shown in FIG. 29, the
次に、図30に示すように、パターン形成材料膜306として全面に膜厚20nm程度のシリコンを含有する材料膜(シリコン酸化膜)を室温で形成する。
Next, as shown in FIG. 30, a material film (silicon oxide film) containing silicon with a thickness of about 20 nm is formed on the entire surface as a pattern forming
次に、図31に示すように、パターン形成材料膜306をおよそ20nm分エッチバックし、大パターン305、接続パターン319及び大パターン320の表面を露出させる。これにより、大パターン305、接続パターン319及び大パターン320の側壁に側壁膜としてパターン形成材料306の一部が残る。
Next, as shown in FIG. 31, the pattern forming
次に、図32に示すように、大パターン305、接続パターン319及び大パターン320に対して酸素を含むプラズマを用いて、連続的に異方性エッチングを行う。これにより、大パターン305、接続パターン319及び大パターン320が除去され、大パターン305の側壁に残ったパターン形成材料306による一辺が数μm程度の正方形状の枠状パターン308が形成され、接続パターン319の側壁に残ったパターン形成材料306による接続パターン321が形成され、大パターン320の側壁に残ったパターン形成材料306による一辺が100μmよりも大きい正方形状の枠状パターン318が形成される。
Next, as shown in FIG. 32, anisotropic etching is continuously performed on the
これにより、枠状パターン308の内側の領域は、接続パターン321を介して枠状パターン318の内側の領域に接続されている。また、枠状パターン318の内側の領域は、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法を有している。また、枠状パターン308の内側の領域は、枠状パターン318の内側の領域に比べて充分小さい。
As a result, the area inside the frame-shaped
次に、図33に示すように、枠状パターン318の内側にマスク材310を導入する。毛細管現象によって、接続パターン321を介し、枠状パターン308の内側にマスク材310が充填される。なお、枠状パターン308の内側にマスク材310が充填されれば良いので、枠状パターン318の内側にマスク材310を完全に充填する必要はない。
Next, as shown in FIG. 33, a
次に、図34に示すように、枠状パターン308の内側にマスク材310を充填した後に、熱処理を施すことでマスク材310を熱硬化させる。これにより、枠状パターン308及びマスク材310からなる正方形状の大パターン311が形成される。
Next, as shown in FIG. 34, after the
次に、図35に示すように、マスク材310、終端がループ状に閉じた微細パターン314の終端(閉ループ)、枠状パターン318及び接続パターン321をカットするために、膜厚200nm程度のレジスト322を形成する。
Next, as shown in FIG. 35, in order to cut the
次に、図36に示すように、レジスト322をマスクとして用いて、マスク材310、終端がループ状に閉じた微細パターン314の終端(閉ループ)、枠状パターン318及び接続パターン321をドライエッチングにより除去する。
Next, as shown in FIG. 36, using the resist 322 as a mask, the
次に、図37に示すように、レジスト322をアッシングにより除去する。これにより、微細なラインアンドスペースパターン(微細パターン)323と大パターン311とを備えるパターンを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 37, the resist 322 is removed by ashing. Thereby, a pattern including a fine line and space pattern (fine pattern) 323 and a
上記変形例によれば、インクジェットノズルの位置精度に比べて十分に大きい寸法の枠状パターン318を枠状パターン308に接続し、枠状パターン308の内側へマスク材310を充填している。このため、目的の枠状パターン308の内側の領域がインクジェットノズルの位置精度よりも小さい寸法である場合においても、容易に枠状パターン308の内側にマスク材310を導入することができ、上述した第3の実施形態と同様に、効率的に大パターンと微細パターンとを同時に形成することができる。これにより、処理時間を短縮させることができ、コストの増加や合せずれの発生による歩留低下を抑制することが可能である。
According to the above modification, the frame-shaped
なお、上述した第3の実施形態の変形例では、枠状パターン308と枠状パターン318を、接続パターン321を介して接続しているが、枠状パターン308と枠状パターン318とを直接接続する構造でも良い。
In the modification of the third embodiment described above, the
また、上記第3の実施形態及び第3の実施形態の変形例では、枠状パターン308内にマスク材310を充填している。しかし、枠状パターン308をカーボン膜302に転写し、カーボン膜302に転写された枠状パターン308の内側に、カーボン膜302を構成する材料と同程度のエッチングレートを有する材料を充填することで、大パターンを形成しても良い。
Further, in the third embodiment and the modified example of the third embodiment, the
さらに、上述した第3の実施形態及び第3の実施形態の変形例では、芯材としてレジスト303を用いたが、レジスト303の下に形成されたカーボン膜302を芯材として用いても良い。例えば、カーボン膜302にレジストパターンを転写し、レジストパターンが転写されたカーボン膜302をスリミングする。その後、スリミングしたカーボン膜302の側壁にパターン形成材料306を形成し、カーボン膜302を除去することで、微細パターン307及び枠状パターン308を形成しても良い。
Furthermore, in the third embodiment and the modification of the third embodiment described above, the resist 303 is used as the core material, but the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining the disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from the disclosed constituent requirements, the invention can be extracted as long as a predetermined effect can be obtained.
100…基板、 101…下地領域、 102…枠状パターン、
103…微細パターン、 105…マスク材、 106…大パターン、
107…大パターン、 108…微細パターン、
200…基板、 201…マスク材、 203…テンプレート、
204a…枠状パターン、 204b…微細パターン、
205…微細パターン、 206a…枠状パターン、
206b…微細パターン、 207…微細パターン、 209…マスク材、
210…大パターン、 213…テンプレート、 214…枠状パターン、
215…接続パターン、 216…大パターン、 217…レジスト、
300…基板、 301…被加工膜、 302…カーボン膜、
303…レジスト、 304…微細パターン、 305…大パターン、
306…パターン形成材料膜、 307…微細パターン、
308…枠状パターン、 310…マスク材、 311…大パターン、
312…微細パターン、 313…大パターン、 314…微細パターン、
315…大パターン、 316…レジスト、 317…微細パターン、
318…枠状パターン、 319…接続パターン、 320…大パターン、
321…接続パターン、 322…枠状パターン、 323…レジスト、
100 ...
103 ... fine pattern, 105 ... mask material, 106 ... large pattern,
107 ... large pattern, 108 ... fine pattern,
200 ... Substrate, 201 ... Mask material, 203 ... Template,
204a ... frame-like pattern, 204b ... fine pattern,
205 ... fine pattern, 206a ... frame-shaped pattern,
206b ... fine pattern, 207 ... fine pattern, 209 ... mask material,
210 ... large pattern, 213 ... template, 214 ... frame-like pattern,
215 ... connection pattern, 216 ... large pattern, 217 ... resist,
300 ... Substrate, 301 ... Film to be processed, 302 ... Carbon film,
303 ... resist, 304 ... fine pattern, 305 ... large pattern,
306 ... pattern forming material film, 307 ... fine pattern,
308 ... Frame-shaped pattern, 310 ... Mask material, 311 ... Large pattern,
312 ... fine pattern, 313 ... large pattern, 314 ... fine pattern,
315: Large pattern, 316: Resist, 317: Fine pattern,
318 ... Frame-shaped pattern, 319 ... Connection pattern, 320 ... Large pattern,
321 ... connection pattern, 322 ... frame pattern, 323 ... resist,
Claims (8)
前記第1の枠状パターンの内側に充填材を充填する工程と、
前記第1の枠状パターン及び前記充填材をマスクとして用いて前記下地領域を加工する工程と
を含むことを特徴とするパターン形成方法。 Forming a first frame-shaped pattern on the underlying region;
Filling a filler inside the first frame-shaped pattern;
And a step of processing the underlying region using the first frame-shaped pattern and the filler as a mask.
前記下地領域上にパターン形成材料を供給する工程と、
前記下地領域上に供給されたパターン形成材料に第3の枠状パターンを有するテンプレートを接触させて前記第3の枠状パターン内に前記パターン形成材料を充填する工程と、
前記充填したパターン形成材料を硬化する工程と、
前記テンプレートを前記硬化したパターン形成材料から離型して、前記下地領域上に前記第1の枠状パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The step of forming the first frame pattern includes
Supplying a pattern forming material on the underlying region;
Filling the pattern forming material into the third frame-shaped pattern by bringing a template having a third frame-shaped pattern into contact with the pattern forming material supplied on the base region;
Curing the filled pattern forming material;
The pattern forming method according to claim 1, further comprising: releasing the template from the cured pattern forming material to form the first frame pattern on the base region.
前記下地領域上に芯材部を形成する工程と、
前記下地領域上及び前記芯材部上にパターン形成材料膜を形成する工程と、
前記パターン形成材料膜をエッチバックして前記芯材部の側壁に前記パターン形成材料膜の一部を残す工程と、
前記芯材部を除去して前記芯材部の側壁に残ったパターン形成材料により前記第1の枠状パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The step of forming the first frame pattern includes
Forming a core part on the base region;
Forming a pattern forming material film on the base region and the core part; and
Etching back the pattern forming material film to leave a part of the pattern forming material film on the side wall of the core part;
The pattern forming method according to claim 1, further comprising: removing the core material portion and forming the first frame-shaped pattern with the pattern forming material remaining on the side wall of the core material portion.
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