JP2012212760A - Resist pattern formation method and mold manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レジストパターン形成方法およびモールド製造方法に関する。 The present invention relates to a resist pattern forming method and a mold manufacturing method.
ハードディスク装置（ＨＤＤ）用の高密度記録媒体として知られるディスクリートトラック型（ＤＴＲ）やビットパターンド型（ＢＰＭ）等のディスク媒体（以下「パターンド媒体」という）は、ナノインプリント技術を用いて量産される。詳しくは、マスターモールドまたはその複製であるワーキングレプリカ（以下、これらを「モールド」と総称する）を原盤として、そのモールドにおける凹凸パターンを被転写体（具体的にはパターンド媒体の構成基板）に転写することにより、パターンド媒体が作製される。 Disk media such as discrete track type (DTR) and bit patterned type (BPM) known as high density recording media for hard disk drives (HDD) (hereinafter referred to as “patterned media”) are mass-produced using nanoimprint technology. The Specifically, the master mold or a working replica that is a duplicate of the master mold (hereinafter collectively referred to as “mold”) is used as a master, and the uneven pattern in the mold is transferred to a transfer target (specifically, a substrate of a patterned medium). By transferring, a patterned medium is produced.
原盤となるモールドは、その基材となるマスクブランクの上面に凹凸状のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてマスクブランクに対するエッチング加工を行うことによって製造される。 A mold serving as a master is manufactured by forming a concavo-convex resist pattern on the upper surface of a mask blank serving as a base material, and performing etching on the mask blank using the resist pattern as a mask.
このようなモールド製造のためのレジストパターンの形成は、例えばフォトリソグラフィ技術を利用して行うことが考えられる。具体的には、レジストパターンの形成手法として、被処理基板（例えばマスクブランク）の上面にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成した後、レジスト膜に対して電子線露光によるパターン描画を行い、さらにレジスト膜に現像剤を供給して描画パターンの現像を行い、現像を終えた後にスカム（ｓｃｕｍ）と呼ばれる現像残渣を除去するためのディスカム（ｄｅｓｃｕｍ）を行って、凹凸状のレジストパターンを形成するというものが知られている（例えば特許文献１参照）。
これとは別に、レジストパターンの形成は、例えばナノインプリント技術を利用して行うことも考えられる。具体的には、被処理基板（例えばマスクブランク）の上面にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成した後、そのレジスト膜に原盤となるモールドを接触させて加圧し、レジスト硬化後にモールドを離脱させることでパターン転写を行い、その後に被処理基板上の薄い残膜をエッチングによって除去することで、凹凸状のレジストパターンを形成するというものである。
It is conceivable to form a resist pattern for manufacturing such a mold using, for example, a photolithography technique. Specifically, as a method for forming a resist pattern, after forming a resist film by applying a resist material on the upper surface of a substrate to be processed (for example, mask blank), pattern drawing by electron beam exposure is performed on the resist film, Further, a developer is supplied to the resist film to develop the drawing pattern, and after the development is completed, a discum for removing the development residue called scum is performed to form an uneven resist pattern. Is known (see, for example, Patent Document 1).
Apart from this, it is conceivable that the resist pattern is formed using, for example, a nanoimprint technique. Specifically, after applying a resist material on the upper surface of the substrate to be processed (for example, mask blank) to form a resist film, the resist film is brought into contact with the original mold and pressed, and the mold is removed after the resist is cured. Then, pattern transfer is performed, and then a thin residual film on the substrate to be processed is removed by etching to form an uneven resist pattern.
また、凹凸状のパターン形成に関しては、様々な技術が提案されている。その一例としては、レジスト層を利用して形成した凹凸部を有する偏光素子の製造にあたり、その凹凸部に対して斜め方向からのスパッタ成膜を行うというものがある（例えば特許文献２参照）。また、他の例としては、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下の凹凸パターンを形成する微細パターンの形成方法において、第１パターンを形成した後、第１パターン同士の間に第２パターンを形成するのにあたり、第１パターン上にエッチングガスの反応生成物よりなる保護膜を堆積した後に第２パターンを形成するというものがある（例えば特許文献３参照）。 Various techniques have been proposed for the formation of uneven patterns. As one example, in manufacturing a polarizing element having a concavo-convex portion formed using a resist layer, there is a method of performing sputter deposition on the concavo-convex portion from an oblique direction (see, for example, Patent Document 2). As another example, in a fine pattern forming method for forming a concavo-convex pattern below the resolution limit of the photolithography technique, after forming the first pattern, the second pattern is formed between the first patterns. In this case, there is a method in which a second pattern is formed after depositing a protective film made of a reaction product of an etching gas on the first pattern (see, for example, Patent Document 3).
近年は、パターンド媒体におけるパターン微細化に伴って、例えばパターンピッチが４０ｎｍ以下（さらに詳しくは３０ｎｍ以下）といった超微細なレジストパターンが求められている。しかしながら、このような超微細なレジストパターンについては、従来技術によるレジストパターン形成方法を用いてパターン形成しても、良好なパターン形状が得られないおそれがある。 In recent years, with the miniaturization of patterns in patterned media, ultrafine resist patterns having a pattern pitch of 40 nm or less (more specifically 30 nm or less) have been demanded. However, with respect to such an ultrafine resist pattern, there is a possibility that a good pattern shape cannot be obtained even if a pattern is formed by using a conventional resist pattern forming method.
例えば、図５（ａ）に示すような凹凸パターン１１について考える。このような凹凸パターン１１の凹状部分の底部に残存するスカム（現像残渣）１２または薄い残膜（ただし不図示）をエッチングによって除去しようとすると、当該エッチングが比較的等方的に進むことから、凹凸パターン１１の凸状部分については、上方および両側方の三方向からエッチングされることになる。したがって、パターン微細化により凸状部分同士の配置ピッチＰが狭くなると、エッチングを行った後、図５（ｂ）に示すように、エッチング後の凹凸パターン１３は、当該凸状部分の特に頂部近傍が部分的に消失してしまうことになる。つまり、パターンの狭ピッチ化が進展すると、これに伴ってレジストパターンを所望形状に形成することが困難になってしまい、結果として良好なパターン形状が得られないおそれがある。
For example, consider the
レジストパターンが所望形状から乖離したものであると、当該レジストパターンをマスクとしてマスクブランクにパターンを転写する場合に、当該乖離が転写パターンに直に反映されてしまうので、高精度なパターン形成を行うことができない。特に、パターン微細化が進展している状況下では、その影響が大きなものとなる。 If the resist pattern is deviated from the desired shape, when the pattern is transferred to the mask blank using the resist pattern as a mask, the deviation is directly reflected in the transfer pattern, so that highly accurate pattern formation is performed. I can't. In particular, the influence is significant under the circumstances where pattern miniaturization is progressing.
凹状底部に対するエッチングによるパターン形状の悪化を抑制するためには、例えば特許文献２に記載のように、凹凸パターン１４の凸状部分上にスパッタ膜１５を斜め入射によって形成し、当該凹凸パターン１４のエッチング耐性を増加させることも考えられる（例えば、図６参照）。しかしながら、その場合には、エッチングによる除去工程の前にスパッタ工程を行う必要があるので、スパッタ工程を行わない場合に比べて、工程増加による生産性低下を招いてしまう。また、スパッタ膜１５を斜め入射によって形成する場合には、例えばパターンが狭ピッチのときは凹状部分の底部に膜が付き難いのに対し、パターンピッチが大きいときは凹状部分の底部に膜が付き易くなるといったように、成膜態様に必ずパターンサイズ依存性が出てしまう。したがって、サイズが混在しているパターンに対応する場合については、スパッタ膜１５の成膜制御が困難である。さらには、ＢＰＭに対応するホールパターンのみであれば比較的全方向から凹状部分の底部が陰になり易いが、ＤＴＲに対応するラインアンドスペースパターンの場合は全方向から凹状部分の底部を陰にすることは困難である。したがって、パターンの形状が混在している場合についても、スパッタ膜１５の成膜制御が困難である。つまり、斜め方向からのスパッタ成膜を行っても、成膜の不均一が発生するため、結果としてパターン形状がいびつになってしまうおそれがある。
In order to suppress the deterioration of the pattern shape due to the etching on the concave bottom portion, for example, as described in
また、例えば特許文献３に記載のように、パターン上に保護膜を堆積させた場合であっても、凹状部分の底部に対するエッチングによるパターン形状の悪化を抑制することはできない。第２パターン形成時における第１パターンの溶融を防止すべく保護膜を堆積させると、凹凸パターンの凹状部分の底部にも当該凹凸パターンの凸状部分の頂部と同様に保護膜を堆積させることになるため、当該凹凸パターンの凸状部分におけるエッチング耐性を増加させることにはならないからである。
Further, for example, as described in
そこで、本発明は、パターン微細化が進展する状況下においても、凹凸パターンの凸状部分の消失等を抑制することができ、良好なパターン形状を確実に得ることのできるレジストパターン形成方法およびモールド製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention is a resist pattern forming method and mold that can suppress the disappearance of the convex portion of the concavo-convex pattern and the like, and can reliably obtain a good pattern shape even under a situation where pattern miniaturization advances. An object is to provide a manufacturing method.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたものである。
本発明の第１の態様は、レジスト膜に凹凸パターンを形成するパターン形成工程と、前記パターン形成工程で形成した前記凹凸パターンの凹状部分の底部に対してエッチングを行う除去工程と、を備えるレジストパターン形成方法において、前記パターン形成工程の後で前記除去工程の前に、前記パターン形成工程で形成した前記凹凸パターンの凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域に、前記除去工程での前記エッチングによる前記凹凸パターンのパターン消失を抑制する形状の保護膜を、化学的成膜処理により形成する保護膜形成工程を備えることを特徴とするレジストパターン形成方法である。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の発明において、前記保護膜形成工程で行う前記化学的成膜処理は、前記除去工程での前記エッチングを行うエッチング装置を用いて行うことを特徴とする。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の発明において、前記エッチング装置は、前記保護膜形成工程において、前記保護膜の成分を含む原料ガス雰囲気にて、前記エッチングを行う際とは異なるバイアス電力の印加により前記保護膜を形成することを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の発明において、前記原料ガスとしてＣＨＦ３ガスを用いることを特徴とする。
本発明の第５の態様は、第１から第４のいずれか１態様に記載の発明において、前記パターン形成工程では、エネルギービーム露光によりパターン描画された前記レジスト膜を現像して前記凹凸パターンを形成することを特徴とする。
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の発明において、前記除去工程では、前記凹状部分の底部の現像残渣をエッチングにより除去することを特徴とする。
本発明の第７の態様は、第１から第４のいずれか１態様に記載の発明において、前記パターン形成工程では、前記レジスト膜に対するナノインプリント用原盤からのパターン転写によって前記凹凸パターンを形成することを特徴とする。
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載の発明において、前記除去工程では、前記凹状部分の底部の残膜をエッチングにより除去することを特徴とする。
本発明の第９の態様は、第１から第８のいずれか１態様に記載のレジストパターン形成方法を用いて形成したレジストパターンをマスクにして被加工物である基体に対するエッチング加工を行うエッチング工程を備え、前記エッチング工程によるエッチング加工を経て、前記レジストパターンに対応する形状のパターンが前記基体に加工されてなるモールドを得ることを特徴とするモールド製造方法である。
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載の発明において、前記モールドは、ナノインプリント用原盤となるモールドであることを特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a resist comprising: a pattern forming step of forming a concavo-convex pattern on a resist film; and a removing step of etching the bottom of the concave portion of the concavo-convex pattern formed in the pattern forming step. In the pattern formation method, after the pattern formation step and before the removal step, the region in the vicinity of the top portion including the top portion of the convex portion of the concavo-convex pattern formed in the pattern formation step is the step in the removal step. It is a resist pattern formation method characterized by including the protective film formation process which forms the protective film of the shape which suppresses the pattern loss of the said uneven | corrugated pattern by etching by a chemical film-forming process.
According to a second aspect of the present invention, in the invention described in the first aspect, the chemical film forming process performed in the protective film forming step is performed using an etching apparatus that performs the etching in the removing step. It is characterized by.
According to a third aspect of the present invention, in the invention described in the second aspect, the etching apparatus performs the etching in a source gas atmosphere containing a component of the protective film in the protective film forming step. Is characterized in that the protective film is formed by applying different bias power.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the third aspect, CHF 3 gas is used as the source gas.
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, in the pattern forming step, the concavo-convex pattern is developed by developing the resist film patterned by energy beam exposure. It is characterized by forming.
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention described in the fifth aspect, in the removing step, the development residue at the bottom of the concave portion is removed by etching.
According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, in the pattern formation step, the concavo-convex pattern is formed by pattern transfer from the nanoimprint master to the resist film. It is characterized by.
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to the seventh aspect, in the removing step, the remaining film at the bottom of the concave portion is removed by etching.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an etching step of performing an etching process on a substrate, which is a workpiece, using the resist pattern formed using the resist pattern forming method according to any one of the first to eighth aspects as a mask. The mold manufacturing method is characterized by obtaining a mold in which a pattern having a shape corresponding to the resist pattern is processed on the substrate through an etching process in the etching step.
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention described in the ninth aspect, the mold is a mold that becomes a master disk for nanoimprinting.
本発明によれば、パターン微細化が進展する状況下においても、凹凸パターンの凸状部分の消失等を抑制することができ、良好なパターン形状を確実に得ることができる。 According to the present invention, even in a situation where pattern miniaturization advances, disappearance of convex portions of the concavo-convex pattern can be suppressed, and a good pattern shape can be reliably obtained.
以下、図面に基づき本発明に係るレジストパターン形成方法およびモールド製造方法について説明する。 Hereinafter, a resist pattern forming method and a mold manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
ここでは、以下の順序で説明を行う。
１．モールド製造方法
２．レジストパターン形成方法
３．本実施形態の効果
４．変形例
Here, description will be given in the following order.
1.
＜１．モールド製造方法の説明＞
先ず、本発明に係るモールド製造方法について説明する。
ここでは、ナノインプリント用原盤となるモールド製造方法について、モールドへのパターン形成にあたり電子線露光によるパターン描画を経てレジストパターン形成を行う場合を例に挙げて説明する。
<1. Description of mold manufacturing method>
First, the mold manufacturing method according to the present invention will be described.
Here, a mold manufacturing method serving as a master substrate for nanoimprint will be described by taking as an example a case where resist pattern formation is performed through pattern drawing by electron beam exposure in pattern formation on a mold.
図１は、本発明に係るモールド製造方法の手順の概要を示すフロー図である。
図例のモールド製造方法は、基板準備工程（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）と、レジスト成膜工程（Ｓ２）と、露光工程（Ｓ３）と、現像工程（Ｓ４）と、保護膜形成工程（Ｓ５）と、除去工程（Ｓ６）と、ハードマスクエッチング工程（Ｓ７）と、基板エッチング工程（Ｓ８）と、ＨＭ除去・洗浄工程（Ｓ９）と、を含む。なお、図中では、ハードマスクを「ＨＭ」と略している。
これらの各工程のうち、レジスト成膜工程（Ｓ２）、露光工程（Ｓ３）および現像工程（Ｓ４）は、パターン形成工程を構成している。
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of the procedure of a mold manufacturing method according to the present invention.
The mold manufacturing method shown in FIG. 1 includes a substrate preparation process (
Among these steps, the resist film formation step (S2), the exposure step (S3), and the development step (S4) constitute a pattern formation step.
以下、これらの各工程につき、順に説明する。
図２は、本発明に係るモールド製造方法の概要を示す断面概略図である。
Hereinafter, each of these steps will be described in order.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the outline of the mold manufacturing method according to the present invention.
（基板準備工程）
基板準備工程（Ｓ１）では、被加工物となる基体であるマスクブランク１を用意する。マスクブランク１は、基板２上にハードマスク膜３を有して構成されている。
基板２は、後述するように、ナノインプリント用のモールド７となるものである。このことから、基板２としては、石英基板等の透光性基板を用いることが考えられる。石英基板は、平坦度および平滑度に優れるため、例えばナノインプリント用のモールド７として用いてパターン転写を行う場合に、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写を行える。ただし、基板２は、石英基板に限定されることはなく、例えばシリコン基板のように、他の形成材料によって構成されたものでも構わない。基板２の平面形状は、矩形、多角形、半円形等であってもよいが、レジスト塗布の際に回転を利用した均一塗布が可能であることから、円盤形状とすることが考えられる。
ハードマスク膜３は、基板２に対するエッチングに用いられるものであり、例えばクロム（Ｃｒ）化合物による金属膜を用いて形成することが考えられる。このような金属膜であれば、十分な導電性、酸化防止性およびエッチング耐性が得られるからである。ただし、ハードマスク膜３は、ここで挙げた金属膜に限定されることはなく、他の形成材料によって構成されたものであっても構わない。さらには、必ずしも単一層からなる膜である必要はなく、複数層からなる積層膜であっても構わない。なお、ハードマスク膜３は、後述するレジストパターン４の形成材料との密着性が良好であり、かつ、当該形成材料とのエッチング選択性が良好であるものが好ましい。また、ハードマスク膜３の膜厚は、基板２に対するエッチングが完了するまで残存する厚さであることが好ましい。
(Board preparation process)
In the substrate preparation step (S1), a mask blank 1 that is a base body to be processed is prepared. The
As will be described later, the
The
（レジスト成膜工程）
レジスト成膜工程（Ｓ２）では、マスクブランク１におけるハードマスク膜３の上面に、レジスト膜を形成する。レジスト膜の形成材料としては、例えばα−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト材料のように、電子線描画用のレジスト材料として一般的なもの（具体的には日本ゼオン社製ＺＥＰ５２０Ａ）を用いることが考えられる。そして、このようなレジスト材料をハードマスク膜３の上面にスピンコートにより所定の厚さに塗布し、ベーク処理を行うことで、レジスト膜を形成する。レジスト膜の形成厚さは、ハードマスク膜３に対するエッチングが完了するまで残存する厚さであればよい。
(Resist film formation process)
In the resist film forming step (S2), a resist film is formed on the upper surface of the
（露光工程）
露光工程（Ｓ３）では、例えば、電子線描画機を用いた電子線露光によるパターン描画を行う。すなわち、レジスト膜に対してエネルギービームの一例である電子線ビームを照射して、当該レジスト膜に対するパターン描画を行う。このとき、レジスト膜がポジ型レジストであるならば、電子線描画した箇所が基板２上のホールまたは溝の位置に対応する。一方、レジスト膜がネガ型レジストであるならば、その逆の位置となる。以下の説明では、ポジ型レジストを用いた場合を例に挙げる。
(Exposure process)
In the exposure step (S3), for example, pattern drawing is performed by electron beam exposure using an electron beam drawing machine. That is, the resist film is irradiated with an electron beam, which is an example of an energy beam, and pattern writing is performed on the resist film. At this time, if the resist film is a positive resist, the electron beam drawn position corresponds to the position of the hole or groove on the
（現像工程）
現像工程（Ｓ４）では、パターン描画後のレジスト膜に対して現像剤を供給し、当該レジスト膜における電子線描画された部分を溶融除去することで、当該レジスト膜に対するパターニングを行う。現像剤としては、例えば、フルオロカーボンを含む溶媒（具体的には、バートレルＸＦ（登録商標）、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製）を含む溶液、酢酸−ｎ−アミル、酢酸エチル若しくはそれらの混合物からなる溶媒（具体的には、ＺＥＤ−Ｎ５０（日本ゼオン社製））を含む溶液、または、これら溶液の混合液等を用いることが考えられる。このような現像剤によってレジスト溶解部を溶解除去することで、マスクブランク１上には、描画されたパターンに対応する凹凸パターン４が形成される。
(Development process)
In the developing step (S4), the resist film is patterned by supplying a developer to the resist film after pattern drawing and melting and removing a portion of the resist film on which the electron beam is drawn. Examples of the developer include a solution containing a fluorocarbon-containing solvent (specifically, Vertrel XF (registered trademark), manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.), acetic acid-n-amyl, ethyl acetate, or a mixture thereof. It is conceivable to use a solution containing a solvent (specifically, ZED-N50 (manufactured by Zeon Corporation)) or a mixture of these solutions. By dissolving and removing the resist dissolving portion with such a developer, the concave / convex pattern 4 corresponding to the drawn pattern is formed on the
つまり、レジスト成膜工程（Ｓ２）、露光工程（Ｓ３）および現像工程（Ｓ４）から構成されるパターン形成工程を経ることで、マスクブランク１上には、図２（ａ）に示すように、レジスト膜をパターニングして得られる凹凸パターン４が形成されることになる。
That is, as shown in FIG. 2 (a), the
（保護膜形成工程）
保護膜形成工程（Ｓ５）では、凹凸パターン４上への保護膜形成を行う。保護膜形成の詳細については、詳細を後述する。
(Protective film formation process)
In the protective film forming step (S5), a protective film is formed on the concavo-convex pattern 4. Details of the formation of the protective film will be described later.
（除去工程）
除去工程（Ｓ６）では、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）で形成した凹凸パターン４の凹状部分の底部に対してエッチングを行い、当該底部におけるスカム（現像残渣）を除去する。これにより、マスクブランク１上には、側断面凹凸状で、かつ、凹状部分の底部ではハードマスク膜３が露出した状態のレジストパターン５が形成される。エッチングは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって、ＣＨＦ３等のフッ素系ガスを用いて行う。ただし、フッ素系ガスに代えて、例えば酸素ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガスを用いることも考えられる。
(Removal process)
In the removal step (S6), etching is performed on the bottom of the concave portion of the concavo-convex pattern 4 formed in the pattern formation step (S2, S3, S4) to remove scum (development residue) at the bottom. As a result, a resist
つまり、レジスト成膜工程（Ｓ２）から除去工程（Ｓ６）までの一連の各工程を経ることによって、マスクブランク１上には、図２（ｂ）に示すように、側断面凹凸状のレジストパターン５が形成されることになる。換言すると、レジスト成膜工程（Ｓ２）から除去工程（Ｓ６）までの一連の各工程によって、レジストパターン形成方法が構成される。 That is, as shown in FIG. 2B, a resist pattern having a concavo-convex side cross section is formed on the mask blank 1 through a series of steps from the resist film formation step (S2) to the removal step (S6). 5 will be formed. In other words, the resist pattern forming method is constituted by a series of steps from the resist film forming step (S2) to the removing step (S6).
（ハードマスクエッチング工程）
ハードマスクエッチング工程（Ｓ７）では、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン５をマスクとして、ハードマスク膜３に対するエッチング加工を行い、ハードマスクパターン６を形成する。ハードマスク膜３に対するエッチングは、例えば、ＲＩＥ法によって、当該ハードマスク膜３がＣｒ化合物による金属膜であれば、塩素ガスと酸素ガスからなる混合ガスを用いて行うことが考えられる。これにより、ハードマスク膜３のレジストパターン５に覆われていない部分が除去されて、レジストパターン５のパターン形状に倣ってハードマスク膜３がパターニングされる。その結果、基板２上にハードマスクパターン６とレジストパターン５とが重なって形成された状態となる。
(Hard mask etching process)
In the hard mask etching step (S7), as shown in FIG. 2C, the
（基板エッチング工程）
基板エッチング工程（Ｓ８）では、図２（ｄ）に示すように、ハードマスクパターン６をマスクにして、基板２に対するエッチング加工を行う。基板２に対するエッチングは、例えば、ＲＩＥ法によって、当該基板２が石英基板であればフッ素系ガスを用いて行うことが考えられる。具体的には、フッ素系ガスとして、ＣｘＦｙ（例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８）、ＣＨＦ３、これらの混合ガスまたはこれらに添加ガスとして希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ等）を含むものが挙げられる。これにより、ハードマスクパターン６の形状が基板２に転写されて、基板２には所望形状の凹凸パターンが加工されることになる。このとき、基板２の表面において、エッチングでへこんだ部分が凹状のパターン部分となり、それ以外の部分が凸状のパターン部分となる。そして、それらの組合せによって、全体的に側断面が凹凸状のパターンが形成される。
(Substrate etching process)
In the substrate etching step (S8), as shown in FIG. 2D, the
（ハードマスク除去・洗浄工程）
ハードマスク除去・洗浄工程（Ｓ９）では、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液からなるレジスト剥離剤により、残存したレジストパターン５を除去する。さらに、例えば塩素ガスと酸素ガスからなる混合ガスを用いたエッチングにより、または金属膜を溶解除去可能な薬液を用いて、残存したハードマスクパターン６を除去する。その後、必要に応じて、基板２の洗浄・乾燥等を行う。このようにして、図２（ｅ）に示すようなパターンド媒体への転写パターンを有したナノインプリント用のモールド７が製造される。このモールド７は、例えばＤＴＲやＢＰＭ等のパターンド媒体を量産するために用いられるナノインプリント用原盤となるものである。
(Hard mask removal / cleaning process)
In the hard mask removing / cleaning step (S9), the remaining resist
＜２．レジストパターン形成方法の説明＞
次に、上述した一連の工程（Ｓ１〜Ｓ９）のうち、特徴的な工程であるレジスト成膜工程（Ｓ２）から除去工程（Ｓ６）までの各工程（すなわち本実施形態におけるレジストパターン形成方法）について説明する。
図３は、本発明に係るレジストパターン形成方法の概要を示す断面概略図である。
<2. Description of resist pattern forming method>
Next, in the series of steps (S1 to S9) described above, each step from the resist film forming step (S2) to the removing step (S6), which is a characteristic step (that is, the resist pattern forming method in the present embodiment). Will be described.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an outline of a resist pattern forming method according to the present invention.
（レジストパターン形成方法の概要）
既に説明したように、パターンピッチが４０ｎｍ以下（さらに詳しくは３０ｎｍ以下）といった超微細なレジストパターン５については、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の後に直ちに除去工程（Ｓ６）を行うと、その除去工程（Ｓ６）において凹凸パターンの凸状部分が部分的に消失してしまい、良好なパターン形状を得ることができないおそれがある。これは、除去工程（Ｓ６）におけるＲＩＥ法によるエッチングでは完全なエッチャントの異方性（基板に対する垂直性）が得られないため、凹凸パターンの凸状部分が上方および両側方の三方向からエッチングされてしまい、当該凸状部分における角部のエッチングが速く進むからと考えられる。
このように、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の後に直ちに除去工程（Ｓ６）を行った場合には、レジストパターン５について良好なパターン形成を行えないおそれがある。特に、パターンピッチが小さくなり、これに伴いレジスト膜の形成高さが低くなると、凹凸パターンの凸状部分に対する影響が比率的に大きくなり、より凸状部分のパターン消失が生じ易い状態となる。
(Outline of resist pattern formation method)
As already described, for the ultrafine resist
Thus, when the removal step (S6) is performed immediately after the pattern formation step (S2, S3, S4), there is a possibility that good pattern formation cannot be performed for the resist
これを抑制するためには、凹凸パターンのエッチング耐性を増加させることが有効と考えられる。しかしながら、そのために上述した特許文献２に記載の如く斜め方向からのスパッタ成膜を行っても（例えば、図６参照）、工程増加による生産性低下を招いてしまい、また成膜の不均一が発生してパターン形状がいびつになってしまうおそれがある点で、好ましくない。また、上述した特許文献３に記載の如くパターン上に保護膜を堆積させても、凹凸パターンの凸状部分におけるエッチング耐性を増加させることにはならないので、当該凸状部分のパターン消失を抑制することができない。
In order to suppress this, it is considered effective to increase the etching resistance of the concavo-convex pattern. However, even if sputter film formation is performed from an oblique direction as described in
この点につき、本願発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下に述べる知見を得るに至った。すなわち、パターン微細化に伴うパターン部分の消失等を抑制するためには、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）で形成した凹凸パターン４の凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域に、除去工程（Ｓ６）でのエッチングによる凹凸パターン４のパターン消失分を抑制する形状の保護膜を、生産性低下や成膜制御の困難性等を招くことなく、予め形成しておくようにすればよい。 In this regard, the present inventor has made extensive studies and has obtained the following knowledge. That is, in order to suppress the disappearance of the pattern portion accompanying pattern miniaturization, in the vicinity region of the top portion including the top portion of the convex portion of the concavo-convex pattern 4 formed in the pattern formation step (S2, S3, S4), If a protective film having a shape that suppresses pattern disappearance of the concavo-convex pattern 4 due to etching in the removing step (S6) is formed in advance without causing a decrease in productivity, difficulty in film formation control, or the like. Good.
このような態様の保護膜形成を可能にすべく、本願発明者は、さらに鋭意検討を重ねた結果、以下に述べる手順のレジストパターン形成方法に想到した。すなわち、レジストパターン５を形成する際には、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の後、除去工程（Ｓ６）の前に、保護膜形成工程（Ｓ５）を行う。そして、保護膜形成工程（Ｓ５）では、図３（ａ）に示すようなパターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）で形成した凹凸パターン４に対して、図３（ｂ）に示すように、その凹凸パターン４の凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域に保護膜８を形成する。このとき形成する保護膜８は、除去工程（Ｓ６）でのエッチングによる凹凸パターン４のパターン消失を抑制する形状のものとする。ここで、「凹凸パターン４のパターン消失を抑制する形状」とは、パターン消失を何らかの形で抑制し得る形状のことをいい、具体的には凹凸パターン４に保護膜８がない場合に除去工程（Ｓ６）でのエッチングにより凹凸パターン４の凸状部分が消失され得る分（すなわちパターン消失分）を補填する形状のことをいう。また、保護膜８が形成される箇所のうち、「凸状部分の頂部」とは、凸状部分の一番高い部分のことをいい、具体的には側断面矩形状の凸状部分であれば当該凸状部分の上面のことをいう。このような頂部の「近傍領域」には、当該頂部に連なる角部と、その角部に連なる側面の一部が含まれる。したがって、「近傍領域」に形成される保護膜８は、凸状部分の頂部に連なる角部を覆うように配設されることになる。また、保護膜８の形成は、化学的成膜処理によって行う。ここで「化学的成膜処理」とは、保護膜８の形成成分を堆積させて行う化学的な成膜処理のことをいい、その代表例としては化学気相成長法（ＣＶＤ法）が広く知られている。
In order to enable the formation of such a protective film, the inventor of the present application has intensively studied, and as a result, has come up with a resist pattern forming method having the following procedure. That is, when forming the resist
このような手順のレジストパターン形成方法を用いてレジストパターン５を形成すれば、除去工程（Ｓ６）におけるＲＩＥエッチングで凸状部分角部のエッチングが速く進んでも、パターン消失分を補填する保護膜８が消失することになるので、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン５について良好なパターン形状（すなわち凸状部分の側断面が矩形状となるパターン形状）を確実に得ることができるようになる。
If the resist
（保護膜形成工程の詳細）
続いて、保護膜形成工程（Ｓ５）の詳細について、具体的に説明する。
(Details of protective film formation process)
Subsequently, the details of the protective film forming step (S5) will be specifically described.
保護膜形成工程（Ｓ５）では、除去工程（Ｓ６）でのエッチングを行うためのエッチング装置を用いる。さらに詳しくは、例えば誘導結合反応性イオンエッチング（ＩＣＰＲＩＥ）装置を用いる。ＩＣＰＲＩＥ装置は、ＩＣＰコイル側で高密度プラズマを発生するとともに、被加工物にイオンやラジカルを引き寄せるためにバイアス電極には可変周波数電源が接続されて構成されている。このような構成のＩＣＰＲＩＥ装置は、幅広いエッチング条件に対応することができ、また印加するバイアス電力をプラズマと独立して制御することが可能である。 In the protective film forming step (S5), an etching apparatus for performing the etching in the removing step (S6) is used. More specifically, for example, an inductively coupled reactive ion etching (ICPRIE) apparatus is used. The ICPRIE apparatus is configured by generating a high-density plasma on the ICP coil side and connecting a variable frequency power source to the bias electrode to attract ions and radicals to the workpiece. The ICPRIE apparatus having such a configuration can cope with a wide range of etching conditions, and can control the bias power to be applied independently of the plasma.
ＩＣＰＲＩＥ装置を用いて保護膜形成工程（Ｓ５）を行う場合には、先ず、ＩＣＰＲＩＥ装置のエッチング室内に、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）にてレジスト膜に対する凹凸パターン形成がされた後のマスクブランク１をセットする。そして、真空排気したエッチング室に活性ガスを導入する。このとき、活性ガスとして、保護膜８の成分を含む原料ガスを用いる。具体的には、原料ガスとして、例えばフッ素系ガスであるＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ８等が用いられる。ＣＨＦ３ガスを用いた場合には、後述するように、ＣＨＦ３ガスの分離によって生み出されるＣＦｘが保護膜８の成分となる。 When the protective film forming step (S5) is performed using the ICPRIE apparatus, first, after the concavo-convex pattern is formed on the resist film in the pattern forming process (S2, S3, S4) in the etching chamber of the ICPRIE apparatus. Mask blank 1 is set. Then, an active gas is introduced into the evacuated etching chamber. At this time, a raw material gas containing a component of the protective film 8 is used as the active gas. Specifically, for example, fluorine gas such as CHF 3 , CH 3 F, C 4 F 8 or the like is used as the source gas. When CHF 3 gas is used, CFx produced by the separation of CHF 3 gas becomes a component of the protective film 8 as described later.
このようにしてエッチング室内を保護膜８の成分を含む原料ガス雰囲気にした後は、エッチング室内で高密度プラズマを発生させる。すると、エッチング室内では、ＣＨＦ３ガスの分離によって、ＣＨＦｘ＋ＣＦｘ＋Ｆが反応物として生み出される。 After the inside of the etching chamber is thus filled with the source gas atmosphere containing the components of the protective film 8, high-density plasma is generated in the etching chamber. Then, in the etching chamber, CHFx + CFx + F is produced as a reactant by the separation of CHF 3 gas.
さらに、エッチング室内のバイアス電極には、エッチングを行う際とは異なるバイアス電力を印加する。これにより、被加工物であるマスクブランク１には、エッチングの際のようにＦラジカルが引き寄せられるのではなく、保護膜８の成分であるＣＦ系生成物（具体的にはＣＦｘ）が引き寄せられる。したがって、マスクブランク１に形成されている凹凸パターン４上には、保護膜８の成分であるＣＦ系生成物が堆積され、これにより当該保護膜８が形成されることになる。つまり、印加するバイアス電力の大きさによっては、被加工物がエッチングされるのではなく、当該被加工物に対して反応生成物の堆積による成膜、すなわち化学的成膜処理が行われるのである。
Further, a bias power different from that used for etching is applied to the bias electrode in the etching chamber. Thereby, the F blank is not attracted to the mask blank 1 that is a workpiece as in the etching, but a CF-based product (specifically, CFx) that is a component of the protective film 8 is attracted. . Therefore, a CF-based product that is a component of the protective film 8 is deposited on the concave / convex pattern 4 formed on the
ここで、印加するバイアス電力について、具体例を挙げてさらに詳しく説明する。
図４は、本発明に係るレジストパターン形成方法におけるバイアス電力印加の一具体例を示す説明図である。
図例は、プロセス圧力２ＰａのＣＨＦ３ガス雰囲気でＩＣＰ電力３００Ｗ、電力印加時間３分という条件下にてバイアス電力を印加した場合について、バイアス電力の大きさ（単位：Ｗ）と膜堆積（デポ）レート（単位：Å／ｍｉｎ）との関係を示している。
図例の関係によれば、バイアス電力が例えば１７Ｗであるとき（図中Ａ点参照）を境にして、デポレートの値の正負が切り替わる。すなわち、バイアス電力として例えば１７Ｗ以上を印加すると、デポレートが負の値となり、被加工物がエッチングされることになるが、バイアス電力が例えば１７Ｗ未満であれば、デポレートが正の値となり、被加工物に対して反応生成物の堆積による成膜が行われることがわかる。したがって、保護膜形成工程（Ｓ５）にて保護膜８を形成するためには、デポレートが正の値となる範囲内でバイアス電力の値を適宜決定し、その決定した値のバイアス電力をバイアス電極に印加すればよい。
Here, the bias power to be applied will be described in more detail with a specific example.
FIG. 4 is an explanatory view showing a specific example of bias power application in the resist pattern forming method according to the present invention.
The figure shows the magnitude of bias power (unit: W) and film deposition (deposition) when bias power is applied under the conditions of an ICP power of 300 W and a power application time of 3 minutes in a CHF 3 gas atmosphere at a process pressure of 2 Pa. ) The relationship with the rate (unit: Å / min) is shown.
According to the relationship shown in the figure, the value of the deposition rate switches between positive and negative when the bias power is, for example, 17 W (see point A in the figure). That is, when a bias power of, for example, 17 W or more is applied, the deposition rate becomes a negative value and the workpiece is etched. However, if the bias power is less than 17 W, for example, the deposition rate becomes a positive value and the workpiece is processed. It can be seen that film formation is performed by depositing reaction products on the object. Therefore, in order to form the protective film 8 in the protective film forming step (S5), the bias power value is appropriately determined within a range where the deposition rate is a positive value, and the bias power of the determined value is applied to the bias electrode. May be applied.
バイアス電力の大きさとデポレートとの関係は、実験やシミュレーション等によって得られる結果に基づいて予め特定しておけばよい。ただし、圧力、ＩＣＰ電力、印加時間等の条件が変わると、バイアス電力の大きさとデポレートとの関係も変わることになる。具体的には、バイアス電力が所定値以上でデポレートが負の値となり、バイアス電力が所定値未満でデポレートが正の値となる点では共通するが、図中において互いの関係を特定する線分の傾きが条件次第で変化する。つまり、図４に示した関係は、バイアス電力の大きさとデポレートとの関係の一具体例に過ぎない。 The relationship between the magnitude of the bias power and the deposition rate may be specified in advance based on results obtained by experiments, simulations, or the like. However, when conditions such as pressure, ICP power, and application time change, the relationship between the magnitude of the bias power and the deposition rate also changes. Specifically, although common in that the bias power is a predetermined value or more and the depot rate is a negative value, and the bias power is less than the predetermined value and the depot rate is a positive value, the line segments that identify the relationship in the figure are common. The slope of changes depending on the conditions. That is, the relationship shown in FIG. 4 is only a specific example of the relationship between the magnitude of the bias power and the deposition rate.
特に、原料ガスであるＣＨＦ３ガスを充填させた雰囲気圧力（すなわちエッチング室内のプロセス圧力）については、バイアス電力の大きさとデポレートとの関係に与える影響が大きい。例えば、プロセス圧力が高真空になるほど、互いの関係を特定する線分の傾きが緩やかになる傾向にある。このことは、プロセス圧力をコントロールすることによって、保護膜８を形成する際のデポレートをコントロールし得ることを意味する。 In particular, the atmospheric pressure (that is, the process pressure in the etching chamber) filled with CHF 3 gas, which is a raw material gas, has a great influence on the relationship between the magnitude of bias power and the deposition rate. For example, as the process pressure becomes higher, the slopes of the line segments that specify the relationship tend to be gentler. This means that the deposition when forming the protective film 8 can be controlled by controlling the process pressure.
以上のようなＣＦ系生成物の堆積による保護膜８の形成は、化学的成膜処理によって行う。したがって、マスクブランク１に形成されている凹凸パターン４の凸状部分の頂部はＣＦ系生成物が堆積し易い一方で、当該凹凸パターン４の凹状部分の底部にはＣＦ系生成物が堆積し難くなる。このことは、凹凸パターン４における凸状部分のピッチが、例えば４０ｎｍ、更には３０ｎｍ以下といったように、超微細になるほど顕著となる。
The formation of the protective film 8 by the deposition of the CF-based product as described above is performed by a chemical film formation process. Therefore, the CF-based product is easily deposited on the top of the convex portion of the concave / convex pattern 4 formed on the
このような状況下でＣＦ系生成物の堆積を継続的に行うと、当該ＣＦ系生成物は、主として、マスクブランク１に形成されている凹凸パターン４の凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域（すなわち、凸状部分の上面および上面に連なる角部を含む領域）に堆積して成長する。これにより、凹凸パターン４の凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域には、図３（ｂ）に示すように、当該近傍領域を被覆するように成長した保護膜８が形成されることになる。このようにして形成される保護膜８は、凹凸パターン４の凸状部分よりも幅広となるような形状を有する。
When the CF-based product is continuously deposited under such circumstances, the CF-based product mainly includes the top of the convex portion of the concave / convex pattern 4 formed on the
保護膜８の形状は、プロセス圧力、バイアス電力の大きさ、原料ガスとして使用するガス種類、処理時間（反応生成物の堆積時間）等の影響を受ける。つまり、これらの条件を適宜設定することによって、所望形状の保護膜８を形成することが可能になると考えられる。ここでいう「所望形状」とは、凹凸パターン４のパターン消失を抑制する形状のことをいう。さらに詳しくは、凹凸パターン４に保護膜８がない場合に、除去工程（Ｓ６）でのエッチングによって、凹凸パターン４の凸状部分を構成するレジスト材料が消失される分（すなわちパターン消失分）を補填する形状のことをいう。なお、どのような条件の場合にどのような形状の保護膜８の形成が可能であるかについては、実験やシミュレーション等の経験則を通じて予め特定しておくことが考えられる。 The shape of the protective film 8 is affected by the process pressure, the magnitude of the bias power, the type of gas used as the source gas, the processing time (reaction product deposition time), and the like. That is, it is considered that the protective film 8 having a desired shape can be formed by appropriately setting these conditions. The “desired shape” here refers to a shape that suppresses the disappearance of the pattern of the concavo-convex pattern 4. More specifically, when the concavo-convex pattern 4 does not have the protective film 8, the amount of the resist material constituting the convex portion of the concavo-convex pattern 4 disappears by etching in the removal step (S 6) (that is, the pattern disappearance). The shape to be compensated. It is conceivable that the shape of the protective film 8 that can be formed under what conditions is specified in advance through empirical rules such as experiments and simulations.
図３（ｂ）に示すような所望形状の保護膜８を形成するための条件の一例としては、プロセス圧力２ＰａのＣＨＦ３ガス雰囲気でＩＣＰ電力３００Ｗという条件下にて、１７Ｗ未満（具体的には例えば０Ｗ）のバイアス電力を、予め設定された印加時間（具体的には例えば３分）だけ印加する、というものが挙げられる。ただし、ここで挙げた条件は、単なる一例に過ぎず、凹凸パターン４の凸状部分の消失が起こり得る分を補填する形状の保護膜８を形成できれば、他の条件による保護膜形成を行っても構わない。 As an example of the conditions for forming the protective film 8 having a desired shape as shown in FIG. 3B, under a condition of an ICP power of 300 W in a CHF 3 gas atmosphere at a process pressure of 2 Pa (specifically, For example, a bias power of 0 W) is applied for a preset application time (specifically, for example, 3 minutes). However, the conditions listed here are merely examples, and if the protective film 8 having a shape that compensates for the loss of the convex portion of the concave / convex pattern 4 can be formed, the protective film is formed under other conditions. It doesn't matter.
（除去工程）
以上のような保護膜形成を行った後は、除去工程（Ｓ６）を行って、マスクブランク１に形成されている凹凸パターン４の凹状底部におけるスカム４ａを除去する。
(Removal process)
After the protective film is formed as described above, a removal step (S6) is performed to remove the
具体的には、エッチング室内のバイアス電極に印加するバイアス電力を、デポレートが負の値となる範囲内の電力値に切り替える。これにより、被加工物であるマスクブランク１にはＦラジカルが引き寄せられることになり、そのマスクブランク１に形成されている凹凸パターン４の凹状部分の底部におけるスカム４ａがエッチングにより除去されることになる。
Specifically, the bias power applied to the bias electrode in the etching chamber is switched to a power value within a range where the deposition rate becomes a negative value. As a result, F radicals are attracted to the mask blank 1 that is the workpiece, and the
このとき、凹凸パターン４の凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域には、エッチングによる凹凸パターン４の凸状部分の消失が起こり得る分を補填する形状の保護膜８が形成されている。したがって、除去工程（Ｓ６）でのエッチングが上方および両側方の三方向から進んでも、凹凸パターン４の凸状部分における角部ではなく、主に当該角部を覆うように形成されている保護膜８が消失するので、凹凸パターン４の凸状部分が部分的に消失してしまうのを抑制することができる。つまり、保護膜８が形成されていることによって、主に当該保護膜８による消失補填部分がエッチングされることになり、除去工程（Ｓ６）でのエッチングを行った後であっても、図３（ｃ）に示すように、パターン消失部分がない所望通りのパターン形状（すなわち凸状部分の側断面が矩形状となるパターン形状）を確実に得ることができる。 At this time, a protective film 8 having a shape that compensates for the possibility of the disappearance of the convex portion of the concavo-convex pattern 4 due to etching is formed in a region near the top portion including the top of the convex portion of the concavo-convex pattern 4. . Therefore, even if the etching in the removal step (S6) proceeds from the three directions of the upper side and the both sides, the protective film is formed so as to mainly cover the corner portion, not the corner portion of the convex portion of the concave / convex pattern 4. Since 8 disappears, it can suppress that the convex-shaped part of the uneven | corrugated pattern 4 lose | disappears partially. In other words, the formation of the protective film 8 mainly etches the disappearance-compensated portion by the protective film 8, and even after the etching in the removal step (S6) is performed, FIG. As shown in (c), a desired pattern shape having no pattern disappearance portion (that is, a pattern shape in which the side cross section of the convex portion is rectangular) can be reliably obtained.
以上のような除去工程（Ｓ６）であれば、バイアス電力の切り替えによって、保護膜形成工程（Ｓ５）から除去工程（Ｓ６）へ遷移させることができる。したがって、除去工程（Ｓ６）への遷移を、迅速かつ簡便に行うことが実現可能である。 With the removal step (S6) as described above, the transition from the protective film formation step (S5) to the removal step (S6) can be performed by switching the bias power. Therefore, it is possible to perform the transition to the removal step (S6) quickly and easily.
ただし、除去工程（Ｓ６）を行う際の条件は、上述したものに限定されることはない。例えば、保護膜形成工程（Ｓ５）の後、エッチング室内をＣＨＦ３ガス雰囲気から酸素ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガス雰囲気に置換して、エッチングレート向上に伴うディスカム処理の迅速化を図ることも考えられる。 However, the conditions for performing the removal step (S6) are not limited to those described above. For example, after the protective film forming step (S5), the inside of the etching chamber is replaced with a mixed gas atmosphere of oxygen gas and argon (Ar) gas from the CHF 3 gas atmosphere so as to speed up the discaming process accompanying the improvement of the etching rate. Is also possible.
＜３．本実施形態の効果＞
本実施形態で説明したレジストパターン形成方法およびそのレジストパターン形成方法を用いたモールド製造方法によれば、以下に述べる効果が得られる。
<3. Effects of this embodiment>
According to the resist pattern forming method and the mold manufacturing method using the resist pattern forming method described in the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態によれば、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）の後、除去工程（Ｓ６）の前に、保護膜形成工程（Ｓ５）を行う。すなわち、保護膜形成工程（Ｓ５）を行うことで、パターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）で形成した凹凸パターン４の凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域に、除去工程（Ｓ６）でのエッチングによる凹凸パターン４の凸状部分の消失が起こり得る分を補填する保護膜８を予め形成しておく。これにより、除去工程（Ｓ６）でのエッチングが上方および両側方の三方向から進んでも、主に保護膜８が消失することになるので、凹凸パターン４の凸状部分が部分的に消失してしまうのを抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、凹凸パターン４の狭ピッチ化が進展しても、除去工程（Ｓ６）でのエッチングによるパターンの部分的消失を抑制でき、その結果として所望通りまたはそれに近いパターン形状（すなわち凸状部分の側断面が矩形状となるパターン形状）を得ることができる。 According to this embodiment, the protective film forming step (S5) is performed after the pattern forming step (S2, S3, S4) and before the removing step (S6). That is, by performing the protective film formation step (S5), the removal step (S6) is performed in the vicinity of the top portion including the top portion of the convex portion of the concavo-convex pattern 4 formed in the pattern formation step (S2, S3, S4). A protective film 8 is formed in advance to compensate for the loss of the convex portion of the concave-convex pattern 4 caused by etching. Thereby, even if the etching in the removal step (S6) proceeds from the three directions of the upper side and the both sides, the protective film 8 is mainly lost, so that the convex portion of the uneven pattern 4 is partially lost. Can be suppressed. That is, according to the present embodiment, even if the pitch of the concavo-convex pattern 4 is reduced, the partial disappearance of the pattern due to the etching in the removal step (S6) can be suppressed, and as a result, the pattern shape as desired or close thereto. (That is, a pattern shape in which the side cross section of the convex portion is rectangular) can be obtained.
しかも、本実施形態では、保護膜形成工程（Ｓ５）での保護膜８の形成を、化学的成膜処理によって行う。化学的成膜処理を用いて行うと、凹凸パターン４の凸状部分の頂部と当該凹凸パターン４の凹状部分の底部とを比べると、凸状部分の頂部のほうが成膜量（保護膜８の形成成分の堆積量）の比率が高くなり、その結果として凸状部分の頂部の近傍領域に保護膜８が形成されることになる。このことは、凹凸パターン４における凸状部分のピッチが例えば４０ｎｍ以下（さらに詳しくは３０ｎｍ以下）といったように超微細になるほど顕著である。
このように、化学的成膜処理により保護膜８を形成すれば、凹凸パターン４の凸状部分の頂部に対して高い比率で保護膜８の成分が堆積されるので、例えばパターン全体に均一に堆積されてしまう場合とは異なり、その後に等方エッチングがされても凸状部分の頂部の近傍領域における保護膜８が残存することになる。さらには、化学的成膜処理による保護膜成膜と等方エッチングとの縦横比率（縦方向への処理レートと横方向への処理レートとの割合）が互いに異なるので、その後に行う等方エッチングの際に凸状部分の頂部の近傍領域の消失が防げる。これらのことから、化学的成膜処理により保護膜８を形成すれば、凹凸パターン４の凸状部分におけるエッチング耐性を増加させて、当該凸状部分のパターン消失を確実に抑制することができると言える。このことは、特にパターンの超微細化が進展している状況下において非常に好適なものとなる。
また、化学的成膜処理により保護膜８を形成すれば、例えば斜め方向からのスパッタ成膜を行う場合とは異なり、スパッタ装置を要する工程が不要なことから、生産性低下を極力抑制することもできる。さらには、例えば斜め方向からのスパッタ成膜を行う場合とは異なり、成膜態様にパターン依存性が生じてしまうことがなく、成膜の不均一が発生してパターン形状がいびつになってしまうおそれもない。
Moreover, in the present embodiment, the formation of the protective film 8 in the protective film forming step (S5) is performed by a chemical film forming process. When the chemical film formation process is used, when the top of the convex portion of the concavo-convex pattern 4 is compared with the bottom of the concave portion of the concavo-convex pattern 4, the top portion of the convex portion has a film formation amount (of the protective film 8. As a result, the protective film 8 is formed in a region near the top of the convex portion. This becomes more prominent as the pitch of the convex portions in the concavo-convex pattern 4 becomes ultrafine, for example, 40 nm or less (more specifically, 30 nm or less).
Thus, if the protective film 8 is formed by the chemical film-forming process, the components of the protective film 8 are deposited at a high ratio with respect to the top of the convex portion of the concave / convex pattern 4, so that, for example, the entire pattern is evenly distributed. Unlike the case where it is deposited, even if isotropic etching is performed thereafter, the protective film 8 in the region near the top of the convex portion remains. Furthermore, since the aspect ratio (ratio of the processing rate in the vertical direction and the processing rate in the horizontal direction) of the protective film formation by the chemical film formation process and the isotropic etching is different from each other, the isotropic etching performed thereafter is performed. In this case, the disappearance of the region near the top of the convex portion can be prevented. From these facts, if the protective film 8 is formed by the chemical film formation process, the etching resistance in the convex portion of the concavo-convex pattern 4 can be increased and the pattern disappearance of the convex portion can be reliably suppressed. I can say that. This is very suitable particularly in a situation where the ultrafine pattern is progressing.
Further, if the protective film 8 is formed by a chemical film formation process, unlike the case where sputtering film formation is performed from an oblique direction, for example, a process that requires a sputtering apparatus is not required, and thus a reduction in productivity is suppressed as much as possible. You can also. Furthermore, unlike the case of performing sputter film formation from an oblique direction, for example, there is no pattern dependency in the film formation mode, and nonuniform film formation occurs, resulting in an irregular pattern shape. There is no fear.
以上のことから、本実施形態によれば、パターン微細化が進展する状況下においても、凹凸パターン４の凸状部分の消失等を抑制して良好なパターン形状を確実に得ることができ、その結果としてレジストパターン５が所望形状から乖離してしまうのを回避することができる。したがって、形成したレジストパターン５をマスクとしてマスクブランク１にパターンを転写する場合に、高精度なパターン形成を行うことができる。
From the above, according to the present embodiment, even under conditions where pattern miniaturization progresses, it is possible to reliably obtain a good pattern shape by suppressing the disappearance of the convex portion of the concavo-convex pattern 4, etc. As a result, it can be avoided that the resist
また、本実施形態で説明したように、保護膜形成工程（Ｓ５）での化学的成膜処理を、除去工程（Ｓ６）でのエッチングを行うためのＩＣＰＲＩＥ装置を用いて行えば、保護膜形成工程（Ｓ５）と除去工程（Ｓ６）とを同一装置で行うことができる。したがって、例えばスパッタ成膜を要する場合とは異なり、保護膜形成工程（Ｓ５）から除去工程（Ｓ６）への遷移を迅速かつ容易に行うことが可能となり、その結果として生産性低下を極力抑制することが実現可能となる。 Further, as described in the present embodiment, if the chemical film formation process in the protective film formation step (S5) is performed using an ICPRIE apparatus for performing the etching in the removal step (S6), the protective film formation is performed. The step (S5) and the removal step (S6) can be performed with the same apparatus. Therefore, for example, unlike the case where sputter film formation is required, the transition from the protective film formation step (S5) to the removal step (S6) can be performed quickly and easily, and as a result, productivity reduction is suppressed as much as possible. Can be realized.
特に、本実施形態で説明したように、エッチングを行う際とは異なるバイアス電力の印加により保護膜８を形成すれば、印加するバイアス電力の切り替えによって保護膜形成工程（Ｓ５）から除去工程（Ｓ６）への遷移が可能となる。つまり、バイアス電力の大きさによって化学的成膜処理とエッチング処理とを切り替えるようになるので、保護膜形成工程（Ｓ５）から除去工程（Ｓ６）への遷移がより一層迅速かつ容易に行えるようになり、生産性低下を抑制する上で非常に好適なものとなる。 In particular, as described in the present embodiment, if the protective film 8 is formed by applying a bias power different from that used for etching, the protective film forming process (S5) to the removing process (S6) are performed by switching the applied bias power. ) Is possible. In other words, since the chemical film forming process and the etching process are switched depending on the magnitude of the bias power, the transition from the protective film forming process (S5) to the removing process (S6) can be performed more quickly and easily. Therefore, it is very suitable for suppressing the productivity drop.
さらに、本実施形態で説明したように、エッチング室に導入する原料ガスとしてＣＨＦ３ガスを用いれば、化学的成膜処理に際にはＣＦ系生成物（具体的にはＣＦｘ）がマスクブランク１に引き寄せられ、エッチングの際にはＦラジカルがマスクブランク１に引き寄せられることになる。つまり、ＣＨＦ３ガス雰囲気であれば、化学的成膜処理とエッチング処理との両方について、選択的に対応することができるようになる。したがって、保護膜形成工程（Ｓ５）から除去工程（Ｓ６）への遷移の迅速化および容易化を実現する上で、非常に好適なものとなる。 Furthermore, as described in the present embodiment, when CHF 3 gas is used as the source gas introduced into the etching chamber, the CF-based product (specifically, CFx) is converted into the mask blank 1 during the chemical film formation process. F radicals are attracted to the mask blank 1 during etching. That is, in the CHF 3 gas atmosphere, both the chemical film forming process and the etching process can be selectively handled. Therefore, it is very suitable for speeding up and facilitating the transition from the protective film formation step (S5) to the removal step (S6).
また、本実施形態では、電子線露光によるパターン描画を利用したパターン形成工程（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）を行った後、形成した凹凸パターン４の凹状部分の底部のスカム４ａをエッチングにより除去する除去工程（Ｓ６）を行う。したがって、例えばディスカムを行わないと、レジストパターン５のパターン形状がバラツキを有したものとなり得ることが広く知られているが、そのような事態を招くことを未然に回避することができ、その結果としてレジストパターン５を所望形状に形成することが実現可能となる。
Moreover, in this embodiment, after performing the pattern formation process (S2, S3, S4) using the pattern drawing by electron beam exposure, the removal which removes the
また、本実施形態で説明したレジストパターン形成方法を用いてモールド７を製造すれば、パターン微細化が進展する状況下においてもパターン部分の消失等が抑制されて所望形状に形成されたレジストパターン５をマスクにして、基板２に対するパターン加工がされることになる。したがって、加工すべきパターンが微細なものであっても、高精度なパターン形成を行うことができ、特にナノインプリント用原盤となるモールド７の製造に適用した場合に非常に有用である。
In addition, if the
＜４．変形例＞
以上に本発明の実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
以下に、上述した実施形態以外の変形例について説明する。
<4. Modification>
While embodiments of the present invention have been described above, the above disclosure is intended to illustrate exemplary embodiments of the present invention. That is, the technical scope of the present invention is not limited to the above exemplary embodiment.
Hereinafter, modifications other than the above-described embodiment will be described.
上述した実施形態では、電子線露光によるパターン描画を経てレジストパターン形成を行う場合を例に挙げて説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、例えばナノインプリント用原盤からのパターン転写を経てレジストパターン形成を行う場合についても、全く同様に適用することが可能である。その場合、除去工程（Ｓ６）では、パターン転写によって凹凸パターン４の凹状部分の底部に残存するレジスト膜の薄い残膜を、エッチングにより除去することになる。このような場合であっても、除去工程（Ｓ６）に先立って保護膜形成工程（Ｓ５）で保護膜８を形成しておくことにより、除去工程（Ｓ６）で残膜を除去する際のエッチングによるパターン消失等を抑制して良好なパターン形状を確実に得ることができる。さらには、残膜除去を行うことで、レジストパターン５のパターン形状がバラツキを有したものとなるのを未然に回避することができ、その結果としてレジストパターン５を所望形状に形成することが実現可能となる。
In the above-described embodiment, the case where resist pattern formation is performed through pattern drawing by electron beam exposure has been described as an example, but the present invention is not limited to this, for example, pattern transfer from a master substrate for nanoimprinting. The same applies to the case where the resist pattern is formed after that. In that case, in the removal step (S6), the thin residual film of the resist film remaining at the bottom of the concave portion of the concave-convex pattern 4 is removed by etching. Even in such a case, by forming the protective film 8 in the protective film forming step (S5) prior to the removing step (S6), etching for removing the remaining film in the removing step (S6). It is possible to surely obtain a good pattern shape by suppressing the disappearance of the pattern due to. Furthermore, by removing the remaining film, it is possible to avoid the variation of the pattern shape of the resist
また、上述した実施形態のように、露光工程（Ｓ３）および現像工程（Ｓ４）を経てレジストパターン形成を行う場合であっても、電子線露光によるパターン描画に限定されることはない。すなわち、レジスト膜に対して照射するエネルギービームは、当該レジストが反応するものであれば、Ｘ線、イオンビーム、プロトンビーム等の他のエネルギービームであっても構わない。 Further, as in the above-described embodiment, even when the resist pattern is formed through the exposure step (S3) and the development step (S4), it is not limited to pattern drawing by electron beam exposure. That is, the energy beam applied to the resist film may be another energy beam such as an X-ray, an ion beam, or a proton beam as long as the resist reacts.
また、上述した実施形態では、除去工程（Ｓ６）にて凹凸パターン４の凹状底部に残存するスカム４ａ（または、パターン転写の際に凹状底部に残存する残膜）をエッチングにより除去する場合について説明したが、他のプロセス次第では（例えば、レジストパターン形状にバラツキが生じないようなプロセスである場合）、スカム４ａ（または残膜）の除去が不要であることもあり得る。その場合であっても、保護膜形成工程（Ｓ５）で保護膜８を形成しておけば、レジストパターン５をマスクにしてハードマスク膜３に対するエッチング加工を行う際に、当該レジストパターン５におけるパターン部分の消失等を抑制でき、その結果としてハードマスク膜３に対し高精度なパターン形成を行うことができる。つまり、本発明における「除去工程」は、凹凸パターン４の凹状底部に対してエッチングを行うものであれば、スカム４ａまたは残膜の除去ではなく、マスクブランク１に対するパターン加工を行うためのものであってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、保護膜形成工程（Ｓ５）での保護膜形成を行うための原料ガスおよび除去工程（Ｓ６）でのエッチングを行うための処理ガスとしてＣＨＦ３等を用いる場合を例に挙げたが、例えばＣＦ４ガスのようなＣＦ系ガスであれば、他のガスであってもＣＨＦ３等の場合と同様に保護膜形成およびエッチングを選択的に行うことが可能となる。また、保護膜形成工程（Ｓ５）と除去工程（Ｓ６）とは、必ずしも同一のガス雰囲気である必要はなく、例えば、保護膜形成工程（Ｓ５）ではＣＦ系ガスを用い、除去工程（Ｓ６）では酸素ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガスを用いる、といったことも実現可能である。 Further, in the above-described embodiment, an example in which CHF 3 or the like is used as a source gas for forming the protective film in the protective film forming step (S5) and a processing gas for performing the etching in the removing step (S6). As described above, for example, when a CF-based gas such as CF 4 gas is used, it is possible to selectively form a protective film and perform etching even with other gases as in the case of CHF 3 or the like. Further, the protective film forming step (S5) and the removing step (S6) do not necessarily have the same gas atmosphere. For example, in the protective film forming step (S5), a CF-based gas is used, and the removing step (S6). Then, it is also possible to use a mixed gas of oxygen gas and argon (Ar) gas.
また、上述した実施形態では、被加工物となる基体が基板２上にハードマスク膜３を有して構成されたマスクブランク１である場合について説明したが、ハードマスク膜３を必要とせずにレジストパターン５をマスクとして基板２をエッチングできる場合、基板２に直接レジスト膜を形成しても良い。
In the above-described embodiment, the case where the base body to be processed is the mask blank 1 configured to have the
また、上述した実施形態で説明したレジストパターン形成方法は、ナノインプリント用原盤となるモールド７の製造以外の用途にも適用可能である。すなわち、本発明に係るレジストパターン形成方法は、例えば、半導体装置用フォトマスク、半導体製造、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）、センサ素子、光ディスク、回折格子や偏光素子等の光学部品、ナノデバイス、有機トランジスタ、カラーフィルター、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、ＤＮＡ分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック結晶等の製造にも幅広く適用できる。
Moreover, the resist pattern formation method demonstrated by embodiment mentioned above is applicable also to uses other than manufacture of the
１…マスクブランク、２…基板、３…ハードマスク膜、４…凹凸パターン、４ａ…スカム、５…レジストパターン、７…モールド、８…保護膜
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記パターン形成工程で形成した前記凹凸パターンの凹状部分の底部に対してエッチングを行う除去工程と、を備えるレジストパターン形成方法において、
前記パターン形成工程の後で前記除去工程の前に、前記パターン形成工程で形成した前記凹凸パターンの凸状部分の頂部を含む当該頂部の近傍領域に、前記除去工程での前記エッチングによる前記凹凸パターンのパターン消失を抑制する形状の保護膜を、化学的成膜処理により形成する保護膜形成工程
を備えることを特徴とするレジストパターン形成方法。 A pattern forming step of forming a concavo-convex pattern on the resist film;
In a resist pattern forming method comprising: a removal step of performing etching on the bottom of the concave portion of the concavo-convex pattern formed in the pattern forming step,
The concavo-convex pattern formed by the etching in the removing step in the vicinity of the top including the top of the convex portion of the concavo-convex pattern formed in the pattern forming step after the pattern forming step and before the removing step. A method for forming a resist pattern, comprising: forming a protective film having a shape that suppresses the disappearance of the pattern by a chemical film forming process.
ことを特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成方法。 The resist pattern forming method according to claim 1, wherein the chemical film forming process performed in the protective film forming process is performed using an etching apparatus that performs the etching in the removing process.
ことを特徴とする請求項２記載のレジストパターン形成方法。 The etching apparatus forms the protective film in the protective film forming step by applying a bias power different from that used when the etching is performed in a source gas atmosphere containing a component of the protective film. Item 3. A resist pattern forming method according to Item 2.
ことを特徴とする請求項３記載のレジストパターン形成方法。 The resist pattern forming method according to claim 3 , wherein at least one of CHF 3 , CH 3 F, and C 4 F 8 is used as the source gas.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法。 5. The resist pattern forming method according to claim 1, wherein, in the pattern forming step, the concavo-convex pattern is formed by developing the resist film on which the pattern is drawn by energy beam exposure.
ことを特徴とする請求項５記載のレジストパターン形成方法。 The resist pattern forming method according to claim 5, wherein in the removing step, the development residue at the bottom of the concave portion is removed by etching.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法。 5. The resist pattern forming method according to claim 1, wherein in the pattern forming step, the concavo-convex pattern is formed by pattern transfer from a master substrate for nanoimprint to the resist film.
ことを特徴とする請求項７記載のレジストパターン形成方法。 The resist pattern forming method according to claim 7, wherein in the removing step, the remaining film at the bottom of the concave portion is removed by etching.
前記エッチング工程によるエッチング加工を経て、前記レジストパターンに対応する形状のパターンが前記基体に加工されてなるモールドを得る
ことを特徴とするモールド製造方法。 An etching process for performing an etching process on a substrate, which is a workpiece, using the resist pattern formed by using the resist pattern forming method according to any one of claims 1 to 8 as a mask,
A mold manufacturing method comprising obtaining a mold in which a pattern having a shape corresponding to the resist pattern is processed on the substrate through an etching process in the etching step.
ことを特徴とする請求項９記載のモールド製造方法。 The mold manufacturing method according to claim 9, wherein the mold is a mold to be a master disk for nanoimprinting.
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