(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-24
(45)【発行日】2024-06-03
(54)【発明の名称】パターン形成方法およびテンプレートの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20240527BHJP
B29C 59/02 20060101ALI20240527BHJP
【FI】
H01L21/30 502D
B29C59/02 B
(21)【出願番号】P 2020214495
(22)【出願日】2020-12-24
【審査請求日】2023-09-11
(73)【特許権者】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100176599
【氏名又は名称】高橋 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100205095
【氏名又は名称】小林 啓一
(74)【代理人】
【識別番号】100208775
【氏名又は名称】栗田 雅章
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 典子
(72)【発明者】
【氏名】本川 剛治
(72)【発明者】
【氏名】小松 立
(72)【発明者】
【氏名】桜井 秀昭
【審査官】田中 秀直
(56)【参考文献】
【文献】特開2020-047634(JP,A)
【文献】国際公開第2014/061652(WO,A1)
【文献】特開2011-129756(JP,A)
【文献】特開2014-093450(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/027
B29C 59/02
SPIE Digital Library
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上の上方に第1方向に延伸し、前記第1方向に交差する第2方向に配列された複数
のラインパターンを含む第1パターンと、前記第1パターンの端部に対して前記第1方向
に2a以内の距離で隣接し、前記第2方向に延伸する第2パターンとを含むパターンを有
する第1膜を形成し、
前記第1膜の側面に幅aの第2膜を形成し、
前記第1膜を除去するパターン形成方法。
【請求項2】
前記第1パターンはラインアンドスペースを含む請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項3】
前記第1膜は電子線レジストである請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項4】
前記基板の上方に、第3膜を形成し、
前記第3膜上に前記第1膜を形成する請求項1に記載のパターン形成方法。
【請求項5】
前記第3膜はクロム、モリブデン、タンタルおよび炭素の少なくとも1つを含む請求項
4に記載のパターン形成方法。
【請求項6】
基板上の上方に第1方向に延伸し、前記第1方向に交差する第2方向に配列された幅a
の複数のラインパターンを含む第1パターンと、前記第1パターンの端部に対して前記第
1方向に2a以内の距離で隣接する第2パターンとを含むパターンを有する第1膜を形成
し、
前記第1膜の側面に幅aの第2膜を形成し、
前記第1膜を除去し、
前記第2膜をマスクにして前記基板を加工するテンプレートの製造方法。
【請求項7】
前記第1パターンはラインアンドスペースを含む請求項6に記載のテンプレートの製造
方法。
【請求項8】
前記第1膜は電子線レジストである請求項6に記載のテンプレートの製造方法。
【請求項9】
前記基板の上方に、第3膜を形成し、
前記第3膜上に前記第1膜を形成する請求項6に記載のテンプレートの製造方法。
【請求項10】
前記第3膜はクロム、モリブデン、タンタルおよび炭素の少なくとも1つを含む請求項
9に記載のテンプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、パターン形成方法およびテンプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノインプリント法で使用されるテンプレートを、側壁転写プロセスで作製する技術が
知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
側壁転写プロセスを用いたラインアンドスペースパターンの形成を容易にするパターン
形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施の形態に係るパターン形成方法は、基板上の上方に第1方向に延伸し、前記第1方
向に交差する第2方向に配列された複数のラインパターンを含む第1パターンと、前記第
1パターンの端部に対して前記第1方向に2a以内の距離で隣接する第2パターンとを含
むパターンを有する第1膜を形成し、前記第1膜の側面に幅aの第2膜を形成し、前記第
1膜を除去する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【
図1】第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図2】
図1に続く、第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図3】
図2に続く、第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図4】
図3に続く、第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図6】
図5に続く、比較例に係るパターン形成方法を示す図。
【
図7】
図6に続く、比較例に係るパターン形成方法を示す図。
【
図8】
図7に続く、比較例に係るパターン形成方法を示す図。
【
図9】第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図10】
図9に続く、第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図11】
図10に続く、第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図12】
図11に続く、第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す図。
【
図13】第2の実施形態に係るラインパターンとダミーパターンの位置関係を示す拡大図。
【
図14】第3の実施形態に係るテンプレートの構成を示す図。
【
図15】第3の実施形態に係るテンプレートの製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載にお
いて、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模
式的なものであり、厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なる。
【0008】
本明細書において、側壁転写プロセスは、後述する
図1から
図12に示す方法の様に、
リソグラフィ技術を用いて形成した芯材を被覆膜で覆い、この被覆膜のうち芯材の側壁に
接する部分を残すようにエッチングを行い、この残った部分をマスクとして利用してその
パターンを被加工膜に転写するプロセスを指すものとする。
【0009】
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係るパターン形成方法について
図1から
図4を参照して説明す
る。
図1から
図4は第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す図である。各図の(a
)は、Z方向から見た平面図である。各図の(b)は、X方向から見た、AA’に沿った
断面図である。
【0010】
はじめに、基板11上にハードマスク膜12を形成する。基板11は、例えば、石英を
主成分とする。ハードマスク膜12は、例えば、クロムを含有する。
【0011】
つぎに、ハードマスク膜12上にラインパターン14およびダミーパターン15を有す
るレジスト膜を形成する。ラインパターン14およびダミーパターン15は、例えば、ス
ピンコート法を用いてレジストを塗布し、レジスト膜にパターンを描画し、ベークした後
に現像することで形成される。レジストは、例えば、電子線レジストがあげられる。レジ
ストとして電子線レジストを用いた場合、パターンの描画は電子線によって行われる。こ
のとき、後述する側壁プロセスにおいて芯材となるラインパターン14の端部近傍にダミ
ーパターン15が形成される。ハードマスク膜12の一部は露出する。
【0012】
以下、実施形態におけるラインパターン14およびダミーパターン15の詳細について
説明する。ラインパターン14は、ハードマスク膜12上で、X方向に延伸し、Y方向に
間隔を有して複数配列される。ダミーパターン15は、ハードマスク膜12上で、Y方向
に延伸し、X方向においてラインパターンと間隔を有して配列される。側壁転写プロセス
によって、設計上同じ幅、設計上同じ間隔のラインパターンを形成する場合、Y方向にお
けるラインパターン14の幅W
1と、Y方向に隣接するラインパターン14の間の幅W
2
の比は、1:3であることが望ましい。本実施形態では、側壁転写プロセスによって、設
計上同じ幅、設計上同じ間隔のラインパターンを形成する場合について説明するが、その
他の場合でも適用可能である。また、ラインパターン14のX方向端部とダミーパターン
15の距離dは、後述する被覆膜16の厚さaに対して2倍以下の距離、すなわち2a以
下の距離となる位置に設けられる。このようにして、基板11上に
図1に示すような積層
構造体を形成する。
【0013】
つぎに、
図2に示すように、レジスト膜の上面、レジスト膜の側面および露出したハー
ドマスク膜12の上面に厚さaの被覆膜16を形成する。被覆膜16は、例えば、原子層
堆積(Atomic Layer Deposition;ALD)法や分子層堆積(M
olecular Layer Deposition;MLD)法を用いて形成する。
被覆膜16は、例えば、酸化シリコンを主成分とする。側壁転写プロセスによって、設計
上同じ幅、設計上同じ間隔のラインパターンを形成する場合、Y方向におけるラインパタ
ーン14の幅W
1と被覆膜26の厚さaの比は、1:1であることが望ましい。前述のダ
ミーパターン15は、距離dが、被覆膜16の厚さaに対して2倍以下の距離、すなわち
2a以下の距離となる位置に設けられる。そのため、
図2に示すように、ラインパターン
14のX方向端部とダミーパターン15の間のスペースに被覆膜16を埋め込む。
【0014】
つぎに、レジスト膜の上面が露出するまで被覆膜16をエッチングする。エッチングに
は、例えば、CHF
3を用いた異方性ドライエッチング法を用いる。これにより、
図3に
示すように、被覆膜16のうち、ラインパターン14とダミーパターン15の間に埋め込
まれた部分を含む、ラインパターン14およびダミーパターン15の側面に堆積した部分
が残された状態となる。
【0015】
つぎに、
図4に示すように、レジスト膜を除去する。レジスト膜の除去には、例えば、
酸素プラズマによるドライエッチング法を用いる。これにより、被覆膜16を含むパター
ンが形成される。本実施形態のパターン形成方法では、ラインパターン14のX方向端部
とダミーパターン15の間のスペースに被覆膜16を埋め込む。そのため、被覆膜16は
Y方向に連続して延伸する部分を有する。よって、被覆膜16に凹状のラインパターンを
形成することが可能となる。
【0016】
つづいて、比較例に係るパターン形成方法について
図5から
図8を参照して説明する。
図5から
図8は比較例に係るパターン形成方法を示す図である。各図の(a)は、Z方向
から見た平面図である。各図の(b)は、X方向から見た、AA’に沿った断面図である
。
【0017】
比較例が第1の実施形態と異なるのは、
図5に示すようにダミーパターン15が設けら
れない点である。その他は、第1の実施形態と同様である。
【0018】
比較例のパターン形成方法では、
図5から
図8に示すように、ダミーパターンを設けな
いため、ラインパターン24のX方向端部にループ形状を有するパターンが形成される。
このパターンをマスクにテンプレートを作成し、転写を行うと、ループ形状の凹凸が反転
するだけでループ形状が残ってしまう。これをラインアンドスペースパターンにするには
ループ部以外を保護するマスクをさらに形成し、ループ部をエッチング等によって除去す
るなどの工程が必要となる。
【0019】
それに対して、第1の実施形態のパターン形成方法では、
図3に示すようにラインパタ
ーン14のX方向端部とダミーパターン15の間のスペースに被覆膜16を埋め込む。そ
のため、そのため、比較例と異なり、ラインパターン14のX方向端部に形成される被覆
膜16の形状がループ状とならず、2つのラインパターン14のX方向端部に形成される
被覆膜16同士がつながる。よって、
図4のパターンをマスクにテンプレートを作成し、
転写を行うと、ループ形状を持たないラインアンドスペースパターンが形成される。この
ように、第1の実施形態のパターン形成方法では、比較例のパターン形成方法よりも容易
に側壁転写プロセスを用いて、ループ形状を持たないラインアンドスペースパターンを形
成することが可能となる。
【0020】
(第2の実施形態)
つづいて、第2の実施形態に係るパターン形成方法について
図9から
図13を参照して
説明する。
図9から
図13は第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す図である。各
図の(a)は、Z方向から見た平面図である。各図の(b)は、X方向から見た、AA’
に沿った断面図である。
図13は、第2の実施形態に係るラインパターンとダミーパター
ンの位置関係を示す拡大図である。
【0021】
第2の実施形態が第1の実施形態と異なるのは、ダミーパターン15に突起が設けられ
る点である。その他は、第1の実施形態と同様である。なお、本実施形態では、側壁転写
プロセスによって、設計上同じ幅、設計上同じ間隔のラインパターンを形成する場合につ
いて説明するが、その他の場合でも適用可能である。
【0022】
はじめに、
図9に示すように、基板11上にハードマスク膜12を形成する。基板11
は、例えば、石英を主成分とする。ハードマスク膜12は、例えば、クロムを主成分とす
る。
【0023】
つぎに、ハードマスク膜12上にレジスト膜を形成する。レジスト膜は、例えば、スピ
ンコート法を用いてレジストを塗布し、ベークすることで形成する。レジストは、例えば
、電子線レジストがあげられる。
【0024】
つぎに、レジストにパターンを描画する。レジストとして電子線レジストを用いた場合
、描画は電子線によって行われる。このとき、側壁プロセスにおいて芯材となるラインパ
ターン14の端部近傍にダミーパターン15を設ける。本実施形態においては、例えば、
後述する被覆膜16の厚さaを、a=W
1となるようにした場合について説明するが、a
=W
1以外の場合でも適用可能である。Y方向におけるラインパターン14の幅W
1と、
Y方向におけるラインパターン14の幅W1と、Y方向に隣接するラインパターン14の
間の幅W2の比は、1:3であることが望ましい。またラインパターン14のX方向端部
とダミーパターン15の距離dは、例えば幅W1に対して2倍の距離、すなわち2W1以
下の距離である。さらに、本実施形態のダミーパターン15は、
図13に示すように、X
方向に突出する突起を有する。突起は、例えば設計上1辺の長さがbの正方形の形状に設
けられる。この正方形のX方向に平行な中心線は、ラインパターン14の凹部のX方向に平
行な中心線とほぼ一致する。長さbは、a=bとなるように設定されることが望ましいが
、その他の場合でも適用可能である。このようにして、基板11上に
図9に示すような積
層構造体を形成する。
【0025】
つぎに、
図10に示すように、レジスト膜の上面、レジスト膜の側面および露出したハ
ードマスク膜12の上面に厚さaの被覆膜16を形成する。被覆膜16は、例えば、原子
層堆積(Atomic Layer Deposition;ALD)法や分子層堆積(
Molecular Layer Deposition;MLD)法を用いて形成する
。被覆膜16は、例えば、酸化シリコンを主成分とする。
【0026】
つぎに、レジスト膜の上面が露出するまで被覆膜16をエッチングする。エッチングに
は、例えば、CHF
3を用いた異方性エッチング法を用いる。これにより、
図11に示す
ように、被覆膜16のうち、主に側面に堆積した部分が残された状態となる。
【0027】
つぎに、
図12に示すように、レジスト膜を除去する。レジスト膜の除去には、例えば
、酸素プラズマによるドライエッチング法を用いる。これにより、被覆膜16を含むパタ
ーンが形成される。本実施形態のパターン形成方法では、ラインパターン14のX方向端
部とダミーパターン15の間のスペースに、被覆膜16を埋め込む。そのため、ラインパ
ターン14のX方向端部に形成される被覆膜16の形状がループ状とならず、ラインアン
ドスペースが反転したパターンを形成することが可能となる。さらに、本実施形態のパタ
ーン形成方法では、ダミーパターン15に設計上正方形の突起が設けられている。これに
より、第1の実施形態で形成されていた2種類の長さのラインアンドスペースパターンの
長さを、
図12のように設計上揃えることが可能となる。
【0028】
(第3の実施形態)
つづいて、第3の実施形態に係るテンプレートの製造方法について
図14および
図15
を参照して説明する。
図14は、本実施形態に係るテンプレートの構成を示す図である。
図15は、本実施形態に係るテンプレートの製造方法を示す図である。
【0029】
まず、本実施形態に係るテンプレートについて
図14を参照して説明する。
図14(a
)は、Z方向から見た、テンプレート1の平面図である。
図14(b)は、X方向から見
た、AA’に沿ったテンプレート1の断面図である。テンプレート1は、Z方向から見て
四辺形の基板31が加工されたものである。光硬化を利用したナノインプリントリソグラ
フィの場合、テンプレート1は、例えば、石英(透明材料)を主成分とする。
【0030】
基板31の主面32は、中央に主面32から凸形状に突き出たメサ構造33を備える。
メサ構造33は、パターン面34を有する。パターン面34は、凹構造を有する。凹構造
は、転写パターンやアライメントマークを含む。
【0031】
つづいて、本実施形態に係るテンプレートの製造方法について
図15を参照して説明す
る。
図15(a)に示すように、第1の実施形態または第2の実施形態に記載のパターン
形成方法でマスクパターン39を形成する。
【0032】
つぎに、
図15(b)に示すように、マスクパターン39をマスクにして、ハードマス
ク膜38のエッチングを行う。これによって、マスクパターン39がハードマスク膜38
に転写される。
【0033】
つぎに、
図15(c)に示すように、マスクパターン39が転写されたハードマスク膜
38をマスクにして基板31のエッチングを行う。
【0034】
つぎに、
図15(d)に示すように、ハードマスク膜38を除去する。これによって、
様々な幅のパターンを有するテンプレートを作成することが可能となる。ハードマスク膜
38の除去は、例えば、ウェットエッチングやドライエッチングなどの方法で行われる。
【0035】
本実施形態に係るテンプレートの製造方法では、マスクパターン39を形成する際に、
第1の実施形態または第2の実施形態に記載のパターン形成方法を用いる。そのため、第
1の実施形態、第2の実施形態と同様に、容易に側壁転写プロセスを用いたラインアンド
スペースパターンを形成することが可能である。これにより、側壁転写プロセス後のレジ
ストを用いたパターン形成や加工などを行う必要がなくなる。そのため、多くの工程を削
減可能となり、コストを低減することが可能となる。また、工程数が減るため、歩留まり
の向上を図ることが可能である。
【0036】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
【符号の説明】
【0037】
1…テンプレート、11、21…基板、12、22、38…ハードマスク膜、14、24
…ラインパターン、15、25…ダミーパターン、16、26…被覆膜、31…基板、3
2…主面、33…メサ構造、34…パターン面、39…マスクパターン