JP5906598B2 - Template for semiconductor imprint - Google Patents
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Description
本発明は、微細な凹凸パターンを形成するインプリント法に用いるテンプレートに関する。 The present invention relates to a template used in an imprint method for forming a fine uneven pattern.
近年、特に半導体デバイスにおいては、微細化の一層の進展により高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。このような中、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、デバイスパターンの微細化が進むにつれ露光波長の問題などからフォトリソ方式の限界が指摘され、また、露光装置などが極めて高価になってきている。 In recent years, particularly in semiconductor devices, high speed operation and low power consumption operation are required due to further progress in miniaturization, and high technology such as integration of functions called system LSIs is required. Under such circumstances, the lithography technology, which is essential for producing semiconductor device patterns, has pointed out the limitations of the photolithographic method due to the problem of exposure wavelength as the device pattern becomes finer, and the exposure apparatus is extremely expensive. It has become to.
その対案として、近年、微細凹凸パターンを用いたナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）法が注目を集めている。１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたインプリント法は、装置価格や使用材料などが安価でありながら、１０ｎｍ程度の高解像度を有する微細パターンを形成できる技術として期待されている（特許文献１参照）。 In recent years, the nanoimprint lithography (NIL) method using a fine concavo-convex pattern has attracted attention as an alternative. The imprint method proposed by Chou et al. In Princeton University in 1995 is expected as a technique capable of forming a fine pattern having a high resolution of about 10 nm while the apparatus price and materials used are inexpensive (Patent Document 1). reference).
インプリント法は、予め表面にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したテンプレートを、被加工基板表面に塗布形成された樹脂などの転写材料に押し付けて力学的に変形させて凹凸パターンを精密に転写し、パターン形成されたインプリント材料をレジストマスクとして被加工基板を加工する技術である。一度テンプレートを作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して成型できるため高いスループットが得られて経済的であるとともに、有害な廃棄物が少ないナノ加工技術であるため、近年、半導体デバイスに限らず、さまざまな分野への応用が進められている。 In the imprint method, a template with a nanometer-sized concavo-convex pattern formed on the surface in advance is pressed against a transfer material such as a resin applied and formed on the surface of the substrate to be mechanically deformed to precisely transfer the concavo-convex pattern. This is a technique for processing a substrate to be processed using a patterned imprint material as a resist mask. Once the template is made, the nanostructure can be easily and repeatedly molded, so that high throughput is obtained and it is economical, and since it is a nano-processing technology with less harmful waste, not only semiconductor devices in recent years, Applications in various fields are being promoted.
このようなインプリント法には、熱可塑性樹脂を用いて熱により凹凸パターンを転写する熱インプリント法や、光硬化性材料を用いて紫外線により凹凸パターンを転写する光インプリント法（例えば、特許文献２参照）などが知られている。転写材料としては、熱インプリント法では熱可塑性樹脂、光インプリント法では光硬化性樹脂などの光硬化性材料（本発明では、レジストとも言う）が用いられる。光インプリント法は、室温で低い印加圧力でパターン転写でき、熱インプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要でテンプレートや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。 Such imprint methods include a thermal imprint method in which a concavo-convex pattern is transferred by heat using a thermoplastic resin, and a photo-imprint method in which a concavo-convex pattern is transferred by ultraviolet rays using a photocurable material (for example, patents). Document 2) is known. As the transfer material, a photocurable material (also referred to as a resist in the present invention) such as a thermoplastic resin in the thermal imprint method and a photocurable resin in the photoimprint method is used. The optical imprint method can transfer a pattern at a low applied pressure at room temperature, and does not require a heating / cooling cycle like the thermal imprint method and does not cause dimensional changes due to the heat of the template or resin. It is said that it is excellent in terms of productivity.
インプリント法で用いられるテンプレートには、パターン寸法の安定性、耐薬品性、加工特性などが求められる。インプリント法においては、テンプレートのパターン形状を忠実に樹脂などの転写材料に転写しなければならないので、光インプリント法の場合を例に取ると、一般的には光硬化に用いる紫外線を透過する石英ガラスがテンプレートに用いられている。 Templates used in the imprint method are required to have pattern dimension stability, chemical resistance, processing characteristics, and the like. In the imprint method, the pattern shape of the template must be faithfully transferred to a transfer material such as a resin. Therefore, in the case of the photo imprint method, generally, ultraviolet rays used for photocuring are transmitted. Quartz glass is used for the template.
インプリント法における転写材料の塗布方法には、スピンコート方式やインクジェット方式などが用いられる。スピンコート方式はレジスト塗布面全面が均一膜厚となる塗布方法である。しかし、インプリント法では、塗布するレジストの必要量を転写すべきパターン密度に応じて変化させる必要が生じるため、インクジェット方式を用いてパターン領域ごとに必要な量の転写材料を塗布する方法が用いられる場合が多い。図面を用いて説明する。 As a transfer material coating method in the imprint method, a spin coating method, an ink jet method, or the like is used. The spin coating method is a coating method in which the entire resist coating surface has a uniform film thickness. However, in the imprint method, it is necessary to change the required amount of resist to be applied according to the pattern density to be transferred. Therefore, a method of applying a necessary amount of transfer material for each pattern region using an ink jet method is used. It is often done. This will be described with reference to the drawings.
図３は、光インプリント法におけるテンプレートの１フィールド３１に、例えばパターン密度の異なる２つのパターンＡ３２とパターンＢ３３が存在する場合を示す平面模式図である。１フィールドはインプリントする際の１ショットサイズに相当する。パターンＡのパターン密度比が５０％、パターンＢのパターン密度比が３０％であるとすると、このテンプレートを被加工基板上の塗布膜厚が均一なレジストに押し付けてパターン形成したとき、被加工基板上のレジストパターンの断面模式図は図４のようになる。図４（ａ）はパターンＡ、図４（ｂ）はパターンＢによる転写レジスト像である。 FIG. 3 is a schematic plan view showing a case where, for example, two patterns A32 and B33 having different pattern densities exist in one field 31 of the template in the optical imprint method. One field corresponds to one shot size when imprinting. Assuming that the pattern density ratio of pattern A is 50% and the pattern density ratio of pattern B is 30%, when this template is pressed against a resist having a uniform coating film thickness on the substrate to be processed, A schematic cross-sectional view of the upper resist pattern is as shown in FIG. 4A is a transfer resist image by pattern A, and FIG. 4B is a transfer resist image by pattern B. FIG.
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン４１の膜厚Ｔ１とレジストパターン４３の膜厚Ｔ２は同じである（Ｔ１＝Ｔ２）。しかし、レジスト塗布膜厚が均一で同じであると、パターンＡとパターンＢとではテンプレートの凹部を充填するレジスト量が異なるので、インプリント後のパターンＡの残膜４２の膜厚ｔ１とパターンＢの残膜４４の膜厚ｔ２は異なり、パターン密度比が小さいパターンＢの残膜の方が厚くなる（ｔ１＜ｔ２）。残膜は後のドライエッチング工程で除去されるが、残膜厚に膜厚差があるとエッチングが不均一となってパターン寸法にばらつきを生じ、目的とするレジストパターンを形成することができなくなる。そのために、インプリント法においては、フィールド内を所定の領域毎に分けて塗布量を制御してレジスト塗布することが可能なインクジェット方式がよく用いられている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the film thickness T1 of the resist pattern 41 and the film thickness T2 of the resist pattern 43 are the same (T1 = T2). However, if the resist coating film thickness is uniform and the same, pattern A and pattern B differ in the amount of resist that fills the recesses of the template, so the film thickness t1 of the remaining film 42 of pattern A after imprinting and pattern B The film thickness t2 of the remaining film 44 is different, and the remaining film of the pattern B having a smaller pattern density ratio is thicker (t1 <t2). The remaining film is removed in a later dry etching process, but if there is a difference in the remaining film thickness, the etching becomes non-uniform, resulting in variations in pattern dimensions, and the desired resist pattern cannot be formed. . For this reason, in the imprint method, an ink jet method is often used in which the resist can be applied by controlling the coating amount by dividing the field into predetermined regions.
インクジェット方式は、液滴状のインプリント用レジストを被加工基板上に塗布するが、通常、１滴の滴下量は１ピコリットル〜１０ピコリットルの範囲である。インクジェット方式を用いる場合、パターンサイズとそこから導きだされるレジスト高さやパターン部以外に形成される残膜の膜厚の許容値などから計算される必要レジスト量と、現行のインクジェット技術で現実的である１滴の滴下量を考慮すると、インクジェットによる滴下の間隔は１００μｍ前後になる。さらに、インプリントするパターン密度なども考慮し、被加工基板と対向するテンプレートの表面に形成された所定のパターン（以下、インプリント用パターンという。）の内部にインプリント用レジストが行き渡るように、被加工基板上のレジスト塗布量が制御される。 In the ink jet method, a droplet-shaped imprint resist is applied on a substrate to be processed, and the amount of one droplet dropped is usually in the range of 1 picoliter to 10 picoliter. When using the inkjet method, the required resist amount calculated from the pattern size, the resist height derived from it, the allowable value of the film thickness of the remaining film other than the pattern part, etc., and realistic with the current inkjet technology In consideration of the drop amount of one drop, the drop interval by inkjet is about 100 μm. Furthermore, in consideration of the pattern density to be imprinted, the imprint resist is distributed inside a predetermined pattern (hereinafter referred to as an imprint pattern) formed on the surface of the template facing the substrate to be processed. The resist coating amount on the substrate to be processed is controlled.
一方、半導体用インプリントではステップアンドリピート方式によるインプリントが前提であり、ショット間に隙間があると１枚のウェハ上に形成できるチップ数が減少するので、ショット間の隙間領域を小さくし、望ましくはショット間の隙間はゼロとすることが求められている。フィールドの端部（フィールドエッジと称する）でのレジストの挙動を見ると、フィールドエッジでは毛細管力が消失することやインクジェット方式で使用されるレジストが揮発し易いことから、フィールドエッジに沿ったレジストが形成されることが期待される。 On the other hand, the imprint for semiconductor is premised on the imprint by the step-and-repeat method, and if there is a gap between shots, the number of chips that can be formed on one wafer decreases, so the gap area between shots is reduced, Desirably, the gap between shots is required to be zero. Looking at the behavior of the resist at the edge of the field (referred to as field edge), the capillary force disappears at the field edge and the resist used in the ink jet method tends to volatilize. It is expected to be formed.
しかしながら、インクジェット方式ではレジスト滴下に近い場所では過剰なレジストが供給されることから、フィールドエッジからレジストが浸み出すことが知られている。図５は、その説明図である。図５に示すように、フィールドエッジ５４から離れた位置に滴下されたレジスト５５ａは、滴下後、その周辺に均一に広がった展開状態５５となるが、フィールド５１内にとどまっている。一方、フィールドエッジ５４に近い位置に滴下したレジスト５６ａは、滴下後、その周辺に均一に広がった展開状態５６となるが、フィールドエッジ５４から浸み出してしまう。浸み出したレジストは隣接する次のフィールドのショットのときに、レジストが重なることになり、レジストパターン形成に支障をきたすという問題があった。 However, it is known that the resist oozes out from the field edge because an excessive resist is supplied in a place near the resist dropping in the ink jet system. FIG. 5 is an explanatory diagram thereof. As shown in FIG. 5, the resist 55 a dropped at a position away from the field edge 54 is in a developed state 55 that spreads uniformly around the periphery after dropping, but remains in the field 51. On the other hand, the resist 56 a dripped at a position close to the field edge 54 becomes a developed state 56 that spreads uniformly around the periphery after dropping, but oozes out from the field edge 54. There is a problem in that the resist that has oozed out overlaps when the next field shot is adjacent, which hinders resist pattern formation.
そこで、テンプレートに、転写パターンとは別に余剰なインプリント材料（レジスト）を吸収するためのダミー溝を形成し、近隣チップへの余剰レジストの漏出を防ぐテンプレートが提案されている（特許文献３参照）。また、テンプレートの所定の領域に貫通溝を設けて、貫通溝から余剰のレジスト材料を吸引するパターン転写方法が開示されている（特許文献４参照）。 Thus, a template has been proposed in which a dummy groove for absorbing surplus imprint material (resist) is formed in the template to prevent surplus resist from leaking to neighboring chips (see Patent Document 3). ). In addition, a pattern transfer method is disclosed in which a through groove is provided in a predetermined region of a template, and excess resist material is sucked from the through groove (see Patent Document 4).
しかしながら、特許文献３に記載のテンプレートを用いても、ダミー溝の形成領域はダイシング領域などに限定されており、この限定された領域だけで余剰なレジストを全て吸収するという効果はあまり期待できなかった。また、特許文献３に記載されるような単なる液溜めを設けたテンプレートでは、余剰レジストの量や広がる方向性を正確に制御することが難しいため、塗布量にばらつきが生じた場合には、フィールドエッジからレジストが浸み出してパターンの加工などに支障をきたし、歩留まりの低下を招くという問題があった。
However, even if the template described in
また、特許文献４に記載の方法は、厚い石英基板などに微細な貫通溝を形成してテンプレートとするのが困難であり、貫通溝ゆえテンプレートの機械的強度低下による破損のおそれも生じ、さらにインプリント装置に余剰レジストの吸引機構を備えなければならないという問題があった。
In addition, the method described in
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、隣接するフィールドへのレジストの浸み出しを防止し、ショット間の隙間を小さくし、インプリント装置に複雑な吸引機構を必要としないインプリント用テンプレートを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide an imprint template which prevents resist from seeping into adjacent fields, reduces the gap between shots, and does not require a complicated suction mechanism in the imprint apparatus. It is in.
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係るインプリント用テンプレートは、光透過性基材の一主面に凹凸パターンを形成したテンプレートを、被加工基板上の光硬化性材料に押し付けると共に、前記テンプレートを介して前記光硬化性材料を感光させる光を照射することによって、前記光硬化性材料を光硬化させて前記凹凸パターンを転写するインプリント用テンプレートであって、インプリントに際して、前記光硬化性材料が毛細管力によって前記テンプレートのフィールドエッジに沿って均一に濡れ広がるのを補助し、かつ余分な前記光硬化性材料を吸収するための補助パターンが設けられており、前記補助パターンが、前記フィールドエッジの周辺に、前記フィールドエッジに平行に設けられているセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンであり、前記ラインパターンが、パターン幅５００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。フィールドエッジに沿ってセグメント化した複数の凹部からなるラインパターンを形成することにより、毛細管力を利用してレジストが凹部からなるラインに沿って広がり、フィールドエッジでの余分なレジストの浸み出しを抑えることができる。
また、凹部からなるラインパターン幅を５００ｎｍ以下とすることにより、毛細管力を利用して、ラインパターンに沿ってレジストを広がらせることができ、フィールドエッジからのレジストの浸み出しを抑制することができる。パターン幅が５００ｎｍを超えると、レジストは不定形で広がりフィールドエッジから浸み出してくるからである。
In order to solve the above-described problem, an imprint template according to the first aspect of the present invention provides a template having a concavo-convex pattern formed on one main surface of a light-transmitting substrate on a substrate to be processed. It is an imprint template that presses against a photocurable material and irradiates light that sensitizes the photocurable material through the template, thereby photocuring the photocurable material and transferring the uneven pattern. During imprinting, an auxiliary pattern for assisting the photocurable material to wet and spread evenly along the field edge of the template by capillary force and to absorb excess photocurable material is provided. And the auxiliary pattern is provided around the field edge and in parallel with the field edge. Ri line pattern der consisting of a plurality of recesses which, the line pattern is characterized in that is less than the pattern width 500 nm. By forming a line pattern consisting of a plurality of recesses segmented along the field edge, the resist spreads along the line consisting of the recesses using capillary force, and extra resist oozes out at the field edge. Can be suppressed.
Further, by setting the width of the line pattern formed of the recesses to 500 nm or less, the capillary force can be used to spread the resist along the line pattern, thereby suppressing the leaching of the resist from the field edge. it can. This is because when the pattern width exceeds 500 nm, the resist spreads in an irregular shape and oozes out from the field edge.
本発明の請求項２に記載の発明に係るインプリント用テンプレートは、請求項１に記載のインプリント用テンプレートにおいて、前記光硬化性材料が、インクジェット方式で塗布形成されたことを特徴とするものである。本発明のテンプレートをインクジェット方式の塗布方式と組み合わせた場合、フィールド内を所定の領域毎に分けて塗布量を制御してレジスト塗布するインクジェット方式の利点を生かして、レジスト残膜厚が均一でフィールドエッジからのレジストの浸み出しがないレジストパターンの形成が可能となる。 The imprint template according to the second aspect of the present invention is the imprint template according to the first aspect, wherein the photocurable material is applied and formed by an ink jet method. It is. When the template of the present invention is combined with an ink-jet coating method, the resist residual film thickness is uniform with the advantage of the ink-jet method in which the resist is coated by controlling the coating amount by dividing the field into predetermined areas. It is possible to form a resist pattern without leaching of the resist from the edge.
本発明の請求項３に記載の発明に係るインプリント用テンプレートは、請求項１または請求項２に記載のインプリント用テンプレートにおいて、前記補助パターンが、前記フィールドのスクライブ領域でない前記フィールドエッジの周辺に設けられていることを特徴とするものである。本発明の補助パターンはセグメント化されたラインパターンであるので、主パターンの寸法、形状およびパターン密度に応じて、補助パターンをスクライブ領域でない転写パターン領域に設けることも可能である。
The imprint template according to
本発明のインプリント用テンプレートによれば、フィールドエッジに沿ってセグメント化した複数の凹部からなるラインパターンを形成することにより、フィールドエッジでの余分なレジストの浸み出しを抑えることにより、良好なフィールドエッジ形成が可能となり、また、フィールドエッジ形成のために要していた時間を低減させ、スループット改善にも寄与する効果を奏する。 According to the imprint template of the present invention, by forming a line pattern composed of a plurality of concave portions segmented along the field edge, it is possible to suppress the exudation of excess resist at the field edge. Field edge formation is possible, and the time required for field edge formation can be reduced, thereby contributing to throughput improvement.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートについて詳細に説明する。 Hereinafter, an imprint template according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明では、テンプレートのフィールドエッジでのレジストのエッジに沿う方向への拡散を促すとともに、レジストがエッジから浸み出ししないように補助パターンを設けることで、良好なフィールドエッジを形成することができるテンプレートを提供する。 In the present invention, a good field edge can be formed by promoting diffusion in the direction along the edge of the resist at the field edge of the template and providing an auxiliary pattern so that the resist does not ooze out from the edge. Provide a template.
図１は、本発明のインプリント用テンプレートの実施形態の一例を示す平面模式図（図１（ａ））、および図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図（図１（ｂ））である。図１において、テンプレート１０は光透過性基材１１の一主面に転写すべき凹凸パターン（主パターンと称する）１２が形成されており、インプリントに際して、被加工基板上の光硬化性材料が毛細管力によってテンプレート１０のフィールドエッジ１４に沿って均一に濡れ広がるのを補助し、かつ余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための補助パターン１３が設けられている。補助パターン１３は、セグメント化された複数の凹部からなるラインパターンであり、フィールドエッジ１４の周辺にフィールドエッジ１４に平行に設けられている。図面ではアライメントマークなどは省略してある。図１に示す実施形態の例では、テンプレート１０がインプリントで転写される１フィールドとなり、１ショットでインプリントされる。
FIG. 1 is a schematic plan view (FIG. 1A) showing an example of an embodiment of an imprint template according to the present invention, and a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A (FIG. 1B). ). In FIG. 1, a
図２は、本発明のセグメント化された複数の凹部状のラインパターンからなる補助パターン１３を、フィールドエッジ１４の周辺に設けたテンプレート１０の作用効果を説明する模式図である。図２は被加工基板側から見たインプリント時の平面模式図であり、図面ではインクジェット方式により被加工基板上に塗布したレジスト１５の液滴は示してあるが、被加工基板は省略して図示している。また、図１と同じ箇所を示す場合には同じ符号を用いている。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the function and effect of the
図２に示すように、フィールドエッジ１４の周辺に、フィールドエッジ１４に沿う方向に複数のセグメント化した凹部からなるラインパターンを補助パターン１３として設ける。こうすることでインクジェット方式により被加工基板上に塗布したレジスト１５の液滴が広がるに際して、フィールドエッジ１４方向（太矢印方向）に対しては、補助パターン（ラインパターン）１３の長手方向（細矢印方向）に沿った方向に発生する表面張力に起因する毛細管力で、レジスト１５はフィールドエッジ１４に沿った方向に拡散するとともに、余分な量のレジスト１５が補助パターン１３に吸収され、フィールドエッジ１４からのレジスト１５の浸み出しが抑制される。 As shown in FIG. 2, a line pattern including a plurality of segmented recesses in the direction along the field edge 14 is provided around the field edge 14 as the auxiliary pattern 13. In this way, when the droplets of the resist 15 applied on the substrate to be processed by the ink jet method spread, the longitudinal direction (thin arrow) of the auxiliary pattern (line pattern) 13 with respect to the field edge 14 direction (thick arrow direction). The resist 15 diffuses in the direction along the field edge 14 due to the capillary force caused by the surface tension generated in the direction along the direction), and an excessive amount of the resist 15 is absorbed by the auxiliary pattern 13. The resist 15 oozes out from the substrate.
レジストを吸収する凹部のスペースは広いほうが望ましいが、凹部からなる補助パターン（ラインパターン）１３幅が広すぎると毛細管力を発生させずにレジストを拡散させないだけでなく、パターン内部で均一なレジスト形成が行われず、逆に異物や充填不良などの欠陥の原因となる。したがって、本発明において補助パターン（ラインパターン）１３のパターン幅は、毛細管力が有効に作用し、フィールドエッジ１４からのレジスト１５の浸み出しを抑制する５００ｎｍ以下とするのが好ましい。補助パターン（ラインパターン）１３のパターン幅が５００ｎｍを超えると、毛細管力の作用は低減もしくは消滅し、レジスト１５は不定形に広がり、フィールドエッジ１４から浸み出してくる恐れが生じる。 Although it is desirable that the space for the recesses to absorb the resist is wide, if the width of the auxiliary pattern (line pattern) 13 formed by the recesses is too wide, the resist is not diffused without generating capillary force, and a uniform resist is formed within the pattern. Is not performed, and conversely, it may cause defects such as foreign matter and defective filling. Therefore, in the present invention, it is preferable that the pattern width of the auxiliary pattern (line pattern) 13 is 500 nm or less in which capillary force acts effectively and suppresses the leaching of the resist 15 from the field edge 14. When the pattern width of the auxiliary pattern (line pattern) 13 exceeds 500 nm, the action of the capillary force is reduced or eliminated, and the resist 15 spreads in an indefinite shape and may be oozed out from the field edge 14.
本発明において、補助パターンとして複数の切片状のセグメント化した凹部からなるラインパターンを用いるのは、単なる長い通常のラインパターンなどに比べて、セグメントパターンは種々の転写パターンのパターン密度に対して毛細管力が効果的なセグメント寸法を適用できるからである。セグメント化した凹部からなるラインパターンは、上記のように、幅０．５μｍ以下で、長さは、例えば、１μｍ〜数１００μｍの範囲で用いるのが好ましい。セグメントパターンは、フィールドエッジの周辺にフィールドエッジに平行に１列あるいは複数列を設けて用いられる。そのパターンピッチは、主パターンの寸法、形状やパターン密度に応じて任意に適切な値を設定できる。 In the present invention, a line pattern composed of a plurality of segmented concave portions is used as an auxiliary pattern because the segment pattern is a capillary with respect to the pattern density of various transfer patterns as compared with a simple long normal line pattern. This is because the force can apply effective segment dimensions. As described above, the line pattern composed of the segmented recesses is preferably 0.5 μm or less in width and the length is, for example, in the range of 1 μm to several hundreds of μm. The segment pattern is used by providing one or more columns around the field edge in parallel with the field edge. The pattern pitch can be arbitrarily set appropriately depending on the size, shape and pattern density of the main pattern.
本発明におけるテンプレートのセグメント化した凹部からなるラインパターンは、レジストの塗布状態の調整機構となるパターンであり、場合によっては全てのパターンがレジストで充填されきらずに、一部が完全に充填され一部は完全に充填されない状態が起きうる。これに対して、セグメント化されていない単なる長い通常のラインパターンの場合は、レジストで充填された部分と充填されない部分の界面は必ずパターンの掘込部（凹部）に形成され、必ずしも急峻な境界面を形成するとは限らない。その場合、毛細管現象でテンプレート凹部の掘り込み壁面にレジストが濡れ広がりやすく、レジストに凹形形状を作りだす。こうした凹形の不安定な形状はインプリント加工中に破壊されやすくパーティクルの原因となり、転写レジストパターンの欠陥を増加させたり、テンプレートを汚染したりする。一方で、本発明に示すように、パターンをセグメント化した場合には、まずパターンを充填させる方にレジストが消費されるため、そうした不安定な凹形形状のレジスト境界面を形成することがない。そのためパーティクルの発生が抑制され、転写レジストパターンの欠陥が増えることがなく、テンプレートの汚染が生じにくいという利点を有する。 In the present invention, the line pattern consisting of the segmented recesses of the template is a pattern that serves as an adjustment mechanism of the resist application state. In some cases, not all of the pattern is completely filled with the resist, and a part of the line pattern is completely filled. The part may not be completely filled. On the other hand, in the case of a simple long normal line pattern that is not segmented, the interface between the portion filled with resist and the portion not filled is always formed in the digging portion (concave portion) of the pattern, which is not always a steep boundary. It does not necessarily form a surface. In that case, the resist easily wets and spreads on the wall surface of the recessed portion of the template due to capillary action, and creates a concave shape in the resist. Such an unstable concave shape easily breaks during imprint processing, causing particles, increasing defects in the transfer resist pattern, and contaminating the template. On the other hand, as shown in the present invention, when the pattern is segmented, since the resist is consumed in the first filling of the pattern, such an unstable concave resist interface is not formed. . Therefore, the generation of particles is suppressed, the defects of the transfer resist pattern are not increased, and the template is hardly contaminated.
補助パターンを設ける領域は、主パターンに影響を与えないスクライブ領域が好ましい。しかし、本発明の補助パターンのセグメント化されたラインパターンという特長を生かして、主パターンの寸法、形状およびパターン密度に応じて、補助パターンをスクライブ領域でないフィールドエッジの周辺に設けることも可能である。転写すべきパターン形状が複雑になるほど、セグメント化された凹部からなるラインパターンを補助パターンとして用いる本発明は、転写レジストパターンの均一化に効果的である。 The region where the auxiliary pattern is provided is preferably a scribe region that does not affect the main pattern. However, by taking advantage of the segmented line pattern of the auxiliary pattern of the present invention, it is also possible to provide the auxiliary pattern around the field edge that is not the scribe area, according to the size, shape and pattern density of the main pattern. . As the pattern shape to be transferred becomes more complicated, the present invention using a line pattern made of segmented recesses as an auxiliary pattern is more effective in making the transfer resist pattern uniform.
本発明において、光透過性基材１１を構成する材料としては、光学研磨された合成石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどが挙げられるが、合成石英ガラスは、フォトマスク用基板としての使用実績が高く品質が安定しており、凹凸パターンを設けることにより一体化した光透過性の構造とすることができ、高精度の微細な凹凸パターンを形成できるので、より好ましい。 In the present invention, examples of the material constituting the light-transmitting substrate 11 include optically polished synthetic quartz glass, soda glass, fluorite, and calcium fluoride. Synthetic quartz glass is used as a photomask substrate. Is more preferable because it has a proven track record and has a stable quality, and can provide an integrated light-transmitting structure by providing an uneven pattern, and a highly accurate fine uneven pattern can be formed.
本発明において、光透過性基材１１の一主面を掘り込んで形成した凹凸パターン（主パターン）の凹部の深さは、被加工基板に転写形成するレジストパターンの所望するパターン厚さに依存するが、例えば、凹凸パターンの凹部の深さが４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲で用いられる。本発明において、補助パターンの凹部と主パターンの凹部とを同時に形成する場合には、両者は同じ深さとなるので、主パターンの凹部と補助パターンの凹部は同じ深さに設定するのが、パターン作製が容易となり好ましい。 In the present invention, the depth of the concave portion of the concavo-convex pattern (main pattern) formed by digging one main surface of the light transmissive substrate 11 depends on the desired pattern thickness of the resist pattern transferred and formed on the substrate to be processed. However, for example, the depth of the concave portion of the concave / convex pattern is used in the range of 40 nm to 100 nm. In the present invention, when forming the concave portion of the auxiliary pattern and the concave portion of the main pattern at the same time, since both have the same depth, the concave portion of the main pattern and the concave portion of the auxiliary pattern are set to the same depth. It is easy to produce and is preferable.
（実施例１）
石英ガラス上にスパッタリング法により石英エッチングマスク膜としてクロム膜を１０ｎｍの厚さに成膜した。次に、クロム膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画し、現像して、主パターンと補助パターンのレジストパターンを形成した。
(Example 1)
A chromium film having a thickness of 10 nm was formed on quartz glass as a quartz etching mask film by sputtering. Next, an electron beam resist was applied onto the chromium film, drawn with an electron beam, and developed to form a resist pattern of a main pattern and an auxiliary pattern.
次に、レジストパターンをマスクとして、クロム膜を塩素と酸素の混合ガス、石英ガラスをＣＦ4ガスで順にドライエッチングした後、レジストパターンとクロム膜を剥離して、石英ガラスに主パターンとなる凹凸パターンと補助パターンとなるセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンを形成したテンプレートを作製した。 Next, using the resist pattern as a mask, the chromium film is dry-etched in turn with a mixed gas of chlorine and oxygen and quartz glass is CF 4 gas. A template in which a line pattern composed of a plurality of segmented recesses to be a pattern and an auxiliary pattern was formed.
作製したテンプレートのパターンの凹部の深さは、主パターンおよび補助パターンともに５０ｎｍとした。主パターンは、凹部の幅４０ｎｍ、ピッチ８０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンと、凹部の幅２０ｎｍ、ピッチ４０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンとの２つのパターンとした。補助パターンは、スクライブ領域に、１セグメントの凹部が幅３００ｎｍ、長さ１０μｍのラインパターンで、幅方向のピッチ０．４μｍ、長さ方向のギャップ０．１μｍで、幅方向に３列の凹部とし、４辺のフィールドエッジの周辺に、それぞれのフィールドエッジごとにフィールドエッジに平行に設けた。 The depth of the concave portion of the template pattern produced was 50 nm for both the main pattern and the auxiliary pattern. The main patterns were two patterns, a plurality of line and space patterns with a recess width of 40 nm and a pitch of 80 nm, and a plurality of line and space patterns with a recess width of 20 nm and a pitch of 40 nm. The auxiliary pattern is a line pattern having a recess of one segment in the scribe region with a width of 300 nm and a length of 10 μm, a pitch in the width direction of 0.4 μm, a gap in the length direction of 0.1 μm, and three rows of recesses in the width direction. Around each of the four field edges, each field edge was provided in parallel with the field edge.
次に、シリコンウェハ基板上にインプリント用のレジスト（光硬化性材料）をインクジェット方式でパターンごとに塗布量を変え、１フィールド分を塗布した。続いて、上記のテンプレートを用いて、ウェハ基板上のレジストに押し付けると共に、テンプレートを介してレジストを感光させる紫外光を照射して、レジストを光硬化させた後、テンプレートをレジストから剥がして、ウェハ基板上のレジストに主パターンと補助パターンを転写した。ウェハ基板上のレジストパターンはレジストのフィールドからの浸み出しは無く、フィールド内にレジスト高さ５０ｎｍ、残膜厚１５ｎｍの均一な膜厚のパターンが形成された。 Next, an imprint resist (photo-curing material) was applied onto the silicon wafer substrate by changing the coating amount for each pattern by an inkjet method, and coating for one field. Subsequently, the template is used to press against the resist on the wafer substrate, and the resist is photocured by irradiating the resist through the template. After the resist is photocured, the template is removed from the resist, and the wafer is removed. The main pattern and auxiliary pattern were transferred to the resist on the substrate. The resist pattern on the wafer substrate did not ooze out from the resist field, and a pattern having a uniform film thickness with a resist height of 50 nm and a remaining film thickness of 15 nm was formed in the field.
続いて、上記の工程を順次繰り返して所定のフィールド数をインプリントした。本実施例のインプリント用テンプレートは、フィールドエッジでの過剰なレジストの浸み出しを抑えることにより、良好なフィールドエッジ形成が可能となり、高品質の転写レジストパターンが得られた。上記のレジストパターンをマスクとしてウェハ基板を加工し、目的とするパターンをウェハ基板に作製した。 Subsequently, the above steps were sequentially repeated to imprint a predetermined number of fields. In the imprint template of this example, it was possible to form a good field edge by suppressing excessive leaching of the resist at the field edge, and a high-quality transfer resist pattern was obtained. The wafer substrate was processed using the resist pattern as a mask to produce a target pattern on the wafer substrate.
（実施例２）
実施例１と同様にして、石英ガラスに主パターンとなる凹凸パターンと補助パターンとなるセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンを形成したテンプレートを作製した。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a template in which a concave / convex pattern serving as a main pattern and a line pattern composed of a plurality of segmented concave portions serving as auxiliary patterns was formed on quartz glass.
作製したテンプレートのパターンは、１フィールドの主パターンの片側のみにスクライブ領域が設けられており、反対側は隣接ショットのスクライブを共有する形で、周辺ショットの組み合わせで、４つのフィールドの外周でスクライブするように構成されている。補助パターンとしては、１フィールドの４箇所のフィールドエッジの周辺に、それぞれのフィールドエッジごとに、セグメント化された複数の凹部からなるラインパターンをフィールドエッジに平行に設けた。したがって、補助パターンは、スクライブ領域でないフィールドエッジの周辺にも設けられている。 The prepared template pattern has a scribe area on only one side of the main pattern of one field, and the opposite side shares scribes of adjacent shots. Is configured to do. As the auxiliary pattern, a line pattern composed of a plurality of segmented concave portions is provided in parallel with the field edge around each field edge at four field edges in one field. Therefore, auxiliary patterns are also provided around field edges that are not scribe areas.
次に、実施例１と同様に、ウェハ基板上にインクジェット方式で塗布したレジストに、上記のテンプレートパターンを押圧し、主パターンと補助パターンを転写してレジストパターンを形成した。 Next, in the same manner as in Example 1, the template pattern was pressed onto a resist applied on a wafer substrate by an ink jet method, and a main pattern and an auxiliary pattern were transferred to form a resist pattern.
本実施例のインプリント用テンプレートは、スクライブラインとなる領域とスクライブラインとはならない領域を含め、補助パターンによりフィールドエッジでのレジストの浸み出しを抑えることにより、高品質の転写レジストパターンが得られた。このレジストパターンをマスクとしてウェハ基板を加工し、目的とするパターンをウェハ基板に作製した。 The imprint template of this example includes a region that becomes a scribe line and a region that does not become a scribe line, and suppresses resist leaching at the field edge by an auxiliary pattern, thereby obtaining a high-quality transfer resist pattern. It was. Using this resist pattern as a mask, the wafer substrate was processed to produce a target pattern on the wafer substrate.
１０ テンプレート
１１ 光透過性基材
１２ 主パターン
１３ 補助パターン
１４ フィールドエッジ
１５ レジスト
３１ フィールド
３２ パターンＡ
３３ パターンＢ
４１、４３ レジストパターン
４２、４４ 残膜
５４ フィールドエッジ
５５ 展開したレジスト
５５ａ 滴下レジスト
５６ 展開したレジスト
５６ａ 滴下レジスト
10 Template 11 Light-transmissive substrate 12 Main pattern 13 Auxiliary pattern 14 Field edge 15 Resist 31
33 Pattern B
41, 43 Resist pattern 42, 44 Residual film 54 Field edge 55 Developed resist 55a Dropped resist 56 Developed resist 56a Dropped resist
Claims (3)
インプリントに際して、前記光硬化性材料が毛細管力によって前記テンプレートのフィールドエッジに沿って均一に濡れ広がるのを補助し、かつ余分な前記光硬化性材料を吸収するための補助パターンが設けられており、
前記補助パターンが、前記フィールドエッジの周辺に、前記フィールドエッジに平行に設けられているセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンであり、
前記ラインパターンが、パターン幅５００ｎｍ以下であることを特徴とするインプリント用テンプレート。 By pressing a template having a concavo-convex pattern on one main surface of a light-transmitting substrate against a photocurable material on a substrate to be processed and irradiating light that sensitizes the photocurable material through the template , An imprint template for photocuring the photocurable material to transfer the concavo-convex pattern,
At the time of imprinting, an auxiliary pattern is provided to assist the photocurable material to spread evenly along the field edge of the template by capillary force and to absorb excess photocurable material. ,
Said auxiliary pattern, the periphery of the field edge, Ri line pattern der comprising a plurality of recesses that are segmented are provided in parallel to the field edge,
The imprint template , wherein the line pattern has a pattern width of 500 nm or less .
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