テンプレート及びパターン形成方法

【課題】半導体装置等の製造に用いられるインプリント方法において、製造するデバイス
特性の悪化又は微細パターンの加工不良を防止することができるテンプレート及びパター
ン形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
凹部及び凸部を有するパターンが形成された透光性基板と、凹部の底面及び凸部の上面に
形成された金属を含有する遮光膜と、遮光膜上に形成された金属拡散防止保護膜と、を備
えたことを特徴とするテンプレートを用いて、パターンを形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程、ハードディスクの製造工程、フォトアレイの製造工
程などに用いられるテンプレート及びパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置、ＨＤＤ及びフォトアレイ等のデバイスの製造において、被転写基板に
原版の型（テンプレート）を転写するインプリント法が注目されている。インプリントリ
ソグラフィ法では、まず、凹部形状のパターンが形成されたテンプレートを基板上に塗布
した充填材料に押し付けてテンプレートパターンに充填材料を充填し、充填材料を硬化さ
せた後、テンプレートを充填材料から離型することで基板上にパターンを形成する方法で
ある。
【０００３】
上述したインプリント法において、より微細なパターンを形成する方法として、近接場光
を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この近接場光を用い
た方法では、テンプレートのパターンに遮光部を形成しておく。具体的には、テンプレー
トパターンの凹部の底面及び凸部の上面に金属薄膜を形成しておく。そして、通常のイン
プリント法と同様に、テンプレートを光硬化性材料層に接触させて、テンプレートの凹部
に光硬化性材料を充填させる。この状態でテンプレートに光を照射すると、パターンのエ
ッジ近傍（凹部と凸部の境界近傍）で発生した近接場光によって光硬化性材料が硬化する
。すなわち、パターンのエッジ近傍で光硬化性材料層を選択的に硬化させることができる
。したがって、例えばラインアンドスペースパターンを形成する場合には、テンプレート
に形成されたパターンの約半分のピッチでラインアンドスペースパターンを形成すること
ができる。
【０００４】
しかしながら、上述したような近接場光を用いたインプリント法では、テンプレートに形
成した金属薄膜の影響により、製造するデバイス特性の悪化又は微細パターンの加工不良
を招く場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８７０１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、半導体装置等の製造に用いられるインプリント方法において、製造するデバ
イス特性の悪化又は微細パターンの加工不良を防止することができるテンプレート及びパ
ターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るテンプレートは、凹部及び凸部を有するパターンが形成された透光
性基板と、前記凹部の底面及び前記凸部の上面に形成された金属を含有する遮光膜と、前
記遮光膜上に形成された金属拡散防止保護膜と、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るテンプレートの構造を説明する図。
【図２】実施形態に係るテンプレートの構造を説明する図。
【図３】実施形態に係るテンプレートの構造を説明する図。
【図４】実施形態に係るテンプレートの製造方法を説明する工程図。
【図５】実施形態に係るテンプレートを用いたパターン形成方法を説明する工程図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係るパターン形成方法の実施形態について詳細に説明す
る。
【００１０】
（実施形態）
実施形態に係るインプリント法で用いられるテンプレートの構造を、図１乃至図３を用
いて説明する。
【００１１】
図１に示したように、本実施形態に係るテンプレート１００のテンプレート基板１０１
には凹凸形状のパターン１０２が形成されている。基板１０１は、クオーツガラスなどの
透光性材料が用いられている。凹凸パターンは、例えばラインアンドスペース状、すなわ
ちテンプレートの凹部パターン１０２がライン状となっている。なお図１では、テンプレ
ート１００のパターン形成部の一部のみを表しており、パターンが形成されていない周辺
部の記載は省略している。また、図１では、凹凸形状のラインアンドスペースの幅の寸法
が１対１とはなっていないが、それぞれ１対１の寸法とすることも可能である。
【００１２】
テンプレート基板１０１に形成されたパターン１０２の凹部底面及び凸部上面には、遮光
膜１０３が形成されている。この遮光膜１０３は、厚さ１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の金属薄
膜であり、クロム（Ｃｒ）や銀（Ａｇ）が材料として用いられている。遮光膜１０３は、
複数の凹凸形状パターン１０２の一部のみに設けることも可能である。また、テンプレー
ト１００のパターン１０２が形成されている側の表面のうち、パターン１０２が形成され
ている中央部の外側に位置する周辺部（パターンが形成されていない領域）には、遮光膜
１０３を形成してもよいし、反対に形成しなくともよい。
【００１３】
テンプレート基板１０１の凹凸パターン１０２の表面上には、遮光膜１０３を覆うように
して、拡散防止保護膜１０４が形成されている。この拡散防止保護膜１０４は、５ｎｍ〜
１０ｎｍ程度の膜厚であり、遮光膜１０３からテンプレート外部への金属の拡散を防止す
るために形成されている。拡散防止保護膜１０４は、ＴｉＮｘ（ここで、ｘは任意の数。
以下同じ。）、ＴｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、などの窒化膜や酸化膜である
。
【００１４】
一方、図２に示すように、前述のテンプレート１００の凹凸パターン１０２の側面を傾斜
させることもできる。図２は、テンプレート１００のパターン部１０２のみを表した図で
ある。図２に示したように、テンプレート１００の凹部パターン１０２がその底部から上
面に向かって拡がるように構成されている、言い換えると、テンプレート１００の凸部パ
ターン１０２がその底部から上面に向かって細くなるように構成されている。
【００１５】
またさらに、図３に示したテンプレート１００のように、図１に示したテンプレートの凹
凸パターン部１０２の表面と金属薄膜（遮光膜１０３）の間に拡散防止膜１０４を形成す
ることもできる。
【００１６】
続いて、図１乃至図３で示したテンプレート１００の製造方法について、図４を用いて説
明する。
【００１７】
まず、図４（ａ）に示したように、用意したクオーツガラスなどのテンプレート基板１０
１の所定箇所に凹凸溝形状のパターン１０２を形成する。基板１０１上に形成したハード
マスク材をマスクにして、基板１０１をエッチングすることにより、パターン１０２を形
成する。
【００１８】
なお、基板１０１をエッチングする際、マスク材の基板平面方向のエッチングレートと基
板の膜厚方向のエッチングレートを調整することにより、図２に示したような、側壁が傾
斜したテーパー状の凹凸パターン１０２を形成することができる。
【００１９】
次に、図４（ｂ）に示したように、蒸着法により、テンプレート基板１０１上に金属薄膜
１０３を堆積する。金属薄膜１０３には、クロム（Ｃｒ）膜や銀（Ａｇ）膜等を用いるこ
とが可能である。これにより、パターン１０２の凹部の底面および凸部の上面に金属薄膜
（遮光部１０３）が形成される。凹凸部１０２の側壁に金属膜が形成される場合もあるが
、側壁に形成される金属膜は極めて薄いため遮光部とはならない。この金属薄膜１０３の
材料としては一般に、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ及びＴｉ、或いはこれらを含
む合金を用いることができる。なお、テンプレート基板１０１上の不要な箇所（周辺部等
）に形成された金属薄膜１０３は、リソグラフィ及びエッチング工程を通して、局所的に
除去することができる。
【００２０】
なお、図３に示したテンプレート１００を製造する場合は、テンプレート凹凸表面１０２
に金属薄膜１０３を形成する前に、後述する拡散防止保護膜１０４をテンプレート凹凸表
面１０２に形成しておき、さらに拡散防止保護膜１０４が形成された凹部の底面および凸
部の上面に金属薄膜１０３を形成する。
【００２１】
続いて、図４（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法により、テンプレート基板１０１上に拡散防
止保護膜１０４を形成する。テンプレート１００の凹凸パターン１０２の側壁にも形成さ
れる拡散防止保護膜１０４は遮光性を有していない。
【００２２】
以上のように、図１乃至図３に示したような、凹凸表面１０２に遮光膜１０３を備え、さ
らに遮光膜１０３が拡散防止保護膜１０４で覆われたテンプレート１００を製造すること
ができる。
【００２３】
続いて、図５を参照して、図１乃至図３に示したテンプレートを用いたインプリント法に
よりパターンを形成する方法を説明する。図５は、本実施形態に係るパターン形成方法を
説明するための工程図である。
【００２４】
まず、シリコンを含有した加工対象層１０６及び光硬化性材料層１０７を順に表面に形成
した半導体基板１０５をインプリント装置（図示を省略）に導入し、インプリント装置の
アームにより図１に示したテンプレートを保持しつつ、テンプレート１００の凹凸パター
ン１０２を光硬化性材料層１０７に接触させて、凹凸パターン１０２に光硬化性材料層１
０７を充填する。充填された状態で、図５（ａ）に示したように、インプリント装置の光
源から、テンプレート１００を介して充填した光硬化性材料層１０７に光を照射する。こ
のとき、テンプレート１００のパターン１０２それぞれのエッジ近傍（凹部と凸部の境界
近傍）で発生した近接場光により、光硬化性材料層１０７の一部が硬化する。すなわち、
テンプレート１００のパターン１０２の側壁近傍において、光硬化性材料層１０７が硬化
して生じた光硬化性材料パターン１０８が形成される。
【００２５】
遮光膜１０３として用いられている金属、特にＡｇ、Ｐｔ、Ｃｕ又はＣｒは、その周囲
に形成された材料、特にシリコン膜やシリコン酸化膜に拡散しやすい特性を持っている。
そこで、本実施形態に係るテンプレート１００は、遮光膜１０３を覆うように拡散防止保
護膜１０４を備えている。このため、金属薄膜１０３から光硬化性材料層１０７、加工対
象層１０６、半導体デバイスの基板１０５及び基板１０５上の絶縁膜等への金属の拡散を
拡散防止保護膜１０４により防止することができ、光硬化性材料層１０７、加工対象層１
０６、半導体基板１０５、及び基板１０５上の絶縁膜の金属汚染を防止し、製造するデバ
イスの特性の悪化および加工対象パターンの不良を防止することができる。特に、インプ
リント法における、後述の光硬化性材料層へのテンプレート接触後にエッチング除去の対
象となる残渣層（ＲＣＴ層）への金属汚染を防止することができるため、パターンの加工
不良を防止することができる。
【００２６】
またさらに、図３に示したテンプレート１００を用いた場合には、テンプレート１００の
表面と金属薄膜１０３の間にも拡散防止保護膜１０４が形成されているため、金属薄膜１
０３からテンプレート１００への金属拡散を防止することもできる。
【００２７】
続いて、図５（ｂ）に示したように、テンプレート１００を離型して、加工対象層１０
６上に光硬化性材料パターン１０８を残す。ここでは、未硬化の光硬化性材料の一部も加
工対象層１０６上に残るため、テンプレート１００を離型した後、加工対象層１０６上に
残っている未硬化の光硬化性材料層１０７を除去する。具体的には、硫酸及び過酸化水素
の混合液によってエッチングを行い、さらに酸素ガスによるプラズマエッチングを行うこ
とで、未硬化の光硬化性材料層１０７を除去する。
【００２８】
次に、図５（ｃ）に示したように、光硬化性材料パターン１０８をマスクにして、加工
対象層１０６をエッチングすることにより、半導体基板１０５上に加工対象層パターン１
０９を形成する。
【００２９】
図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示した加工対象層パターン１０９の平面図である。図５（ｄ
）に示したように、本パターン形成方法で用いたテンプレート１００の凹部パターン１０
２はラインパターン形状のため、パターン１０２の側壁部近傍で硬化した光硬化性材料パ
ターン１０８は、平面上では閉ループ形状となる。したがって、光硬化性材料パターン１
０８を転写して形成した加工対象膜パターン１０９も、平面上で閉ループ状パターン１１
０となる。このため、半導体基板１０５上にラインアンドスペースパターンを形成するた
めには、閉ループ状パターン１１０の両端部を除去する必要がある。
【００３０】
そこで次に、図５（ｅ）に示したように、閉ループ状パターン１１０が形成された基板１
０５上にマスク材層、例えばレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィプロセスを実
施して、マスク材層に開口パターン１１１を形成した。なお、マスク材層としては、窒化
膜などのハードマスクとレジスト層の多層マスクを用いてよく、この場合、フォトリソグ
ラフィプロセスを実施して一旦レジスト層に開口レジストパターンを設け、さらにレジス
トパターンをマスクにエッチングプロセスを実施してハードマスクに開口パターン１１１
を設ける。ここで、開口パターン１１１の開口部１１２の位置は、閉ループ状パターン１
１０の端部が露出するように調整する。すなわち、閉ループを構成する２本のラインとそ
れらラインの接合箇所が露出するように、開口部１１２を配置する。
【００３１】
さらに、図５（ｆ）に示したように、開口パターン１１１をマスクにして、開口部１１
２に露出した閉ループ状パターン１１０部分をエッチング処理して除去する。その後、開
口パターン１１１をアッシング又はエッチングにより除去することにより、半導体基板１
０５上にラインアンドスペースパターン１１３を形成することができる。
【００３２】
以上、図５に示したように、凹凸パターン表面１０２に遮光膜１０３を備え、さらに凹凸
部の表面が拡散防止保護膜１０４で覆われたテンプレート１００を用いて、半導体基板１
０５上にラインアンドスペースパターン１１３を形成することができる。
【００３３】
本実施形態に係るパターン形成方法によれば、光硬化性材料層１０７、加工対象層１０６
、半導体基板１０５、及び基板１０５上の絶縁膜の金属汚染を防止し、製造するデバイス
の特性の悪化および加工対象パターンの不良を防止することができる。
【００３４】
なお、上記の実施形態に係るパターン形成方法は、半導体装置の製造工程のみならず、ハ
ードディスクの製造工程またはフォトアレイの製造工程におけるパターン形成方法として
利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００・・・テンプレート
１０１・・・テンプレート基板
１０２・・・凹凸パターン
１０３・・・遮光膜（金属薄膜）
１０４・・・拡散防止保護膜
１０５・・・半導体基板
１０６・・・加工対象層
１０７・・・光硬化性材料層
１０８・・・光硬化性材料パターン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部及び凸部を有するパターンが形成された透光性基板と、
前記凹部の底面及び前記凸部の上面に形成された金属を含有する遮光膜と、
前記遮光膜上に形成された金属拡散防止保護膜と、
を備えたことを特徴とするテンプレート。
【請求項２】
前記基板と前記遮光部との間に金属拡散防止保護膜をさらに備えたことを特徴とする請求
項１記載のテンプレート。
【請求項３】
前記金属拡散防止保護膜は窒化膜または酸化膜であることを特徴とする請求項１又は２記
載のテンプレート。
【請求項４】
前記遮光膜に含有された金属は、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ及びＣｒのいずれか一つを含むことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のテンプレート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のテンプレートを加工対象層上の光硬化性材料に接
触させて、前記テンプレートの凹部に光硬化性材料を充填する工程と、
前記テンプレートを介して前記光硬化性材料に光を照射することにより、前記テンプレー
トの凹部の側壁近傍に位置する前記光硬化性材料部分を硬化させて、光硬化性材料パター
ンを形成する工程と、
前記光硬化性材料パターンを形成した後、前記テンプレートを離型する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。

【図１】