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JP2005327788A - Mold for forming fine pattern and method for manufacturing the same - Google Patents

Mold for forming fine pattern and method for manufacturing the same Download PDF

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JP2005327788A
JP2005327788A JP2004142263A JP2004142263A JP2005327788A JP 2005327788 A JP2005327788 A JP 2005327788A JP 2004142263 A JP2004142263 A JP 2004142263A JP 2004142263 A JP2004142263 A JP 2004142263A JP 2005327788 A JP2005327788 A JP 2005327788A
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Japan
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mold
fine pattern
forming
thin film
pattern
Prior art date
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Application number
JP2004142263A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruyasu Komano
晴保 駒野
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

【課題】 半導体表面に精度の高い微細パターンを形成するために使用可能な生産性の高い微細パターン形成用モールド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板表面に微細パターンを転写すべくモールド11c本体の表面に凹凸11d、11eを形成した微細パターン形成用モールドにおいて、凹凸11d、11eが形成されるモールド本体を石英ガラスで形成すると共に、その凹凸11d、11e側のモールド11c表面に光触媒作用を有する薄膜15aを形成した微細パターン形成用モールド7及びその製造方法である。
【選択図】 図2

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly productive fine pattern forming mold that can be used for forming a highly accurate fine pattern on a semiconductor surface and a method for manufacturing the same.
In a mold for forming a fine pattern in which irregularities 11d and 11e are formed on the surface of a mold 11c in order to transfer a fine pattern to the surface of a semiconductor substrate, the mold body on which the irregularities 11d and 11e are formed is formed of quartz glass. A mold 7 for forming a fine pattern, in which a thin film 15a having a photocatalytic action is formed on the surface of the mold 11c on the unevenness 11d, 11e side, and a manufacturing method thereof.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、反応性イオンエッチングを用いた集積回路の微細パターン形成に係り、特にナノインプリント法に使用される微細パターン形成用モールド及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to formation of a fine pattern of an integrated circuit using reactive ion etching, and more particularly to a mold for forming a fine pattern used in a nanoimprint method and a manufacturing method thereof.

従来半導体表面への微細パターンの形成は、量子効果を用いた半導体素子(デバイス)を形成する上で重要である(例えば、特許文献1、2参照)。   Conventionally, formation of a fine pattern on a semiconductor surface is important in forming a semiconductor element (device) using a quantum effect (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

量子効果により発現するパターン寸法は、数nmから数十nmの範囲である。この寸法範囲は、光の波長と同程度の値であるため、フォトリソグラフィを用いてこの寸法範囲での加工を精度良く行うことは困難である。故に、この寸法範囲の微細加工には、フォトリソグラフィに代わる方法として、電子線によりレジスト膜を露光するEBリソグラフィが利用されている。   The pattern dimension developed by the quantum effect is in the range of several nm to several tens of nm. Since this dimensional range is a value similar to the wavelength of light, it is difficult to accurately perform processing in this dimensional range using photolithography. Therefore, EB lithography that exposes a resist film with an electron beam is used as a method for substituting photolithography for fine processing in this dimension range.

このEBリソグラフィを用いた方法は、スループットが小さいという問題があった。   This method using EB lithography has a problem of low throughput.

そこで、フォトリソグラフィやEBリソグラフィに代わる方法として、ナノインプリント法も用いられている(例えば、非特許文献1参照。)。   Therefore, a nanoimprint method is also used as an alternative to photolithography and EB lithography (see, for example, Non-Patent Document 1).

このナノインプリント法は、予め凹凸パターンを形成したSiO2製のモールド(鋳型)を半導体表面に予め塗布したレジストに押し付けることにより、圧痕の凹凸パターンが形成されたレジストをマスクにして、半導体表面を反応性イオンエッチング(RIE)で加工して微細パターンを形成する方法である。 In this nanoimprint method, a SiO 2 mold (mold) with a concavo-convex pattern formed on it is pressed against a resist that has been applied to the semiconductor surface in advance. This is a method of forming a fine pattern by processing by reactive ion etching (RIE).

図4にこの方法を用いた従来の微細パターン形成の各工程1〜6の断面図を示す。   FIG. 4 is a sectional view showing steps 1 to 6 of conventional fine pattern formation using this method.

図4(a)は、予め用意したモールド27を示す。このモールド27は、表面に凸部27aのパターンが形成されたSiO2製の微細パターン形成用の鋳型である(工程1)。 FIG. 4A shows a mold 27 prepared in advance. This mold 27 is a mold for forming a fine pattern made of SiO 2 having a pattern of convex portions 27a formed on the surface (step 1).

次に、図4(b)に示すように加工を施す半導体基板21の表面にレジストを塗布し、レジスト膜28を形成する(工程2)。   Next, as shown in FIG. 4B, a resist is applied to the surface of the semiconductor substrate 21 to be processed to form a resist film 28 (step 2).

図4(c)に示すように、この半導体基板21表面に塗布して形成されたレジスト膜28にSiO2製のモールド27の凸部27aを押し付ける。モールド27の凸部27aが、約1.3×10-7Paの圧力で半導体基板21に押し付けられて、レジスト膜28に凸部27aの微細パターンが転写される(工程3)。 As shown in FIG. 4C, the convex portion 27a of the SiO 2 mold 27 is pressed against the resist film 28 formed by coating on the surface of the semiconductor substrate 21. The convex portion 27a of the mold 27 is pressed against the semiconductor substrate 21 with a pressure of about 1.3 × 10 −7 Pa, and the fine pattern of the convex portion 27a is transferred to the resist film 28 (step 3).

レジスト膜28に凸部27aのパターンが転写され、レジスト膜28に圧痕29が形成された半導体基板21の状態を、図4(d)に示す。   FIG. 4D shows a state of the semiconductor substrate 21 in which the pattern of the convex portions 27 a is transferred to the resist film 28 and the indentation 29 is formed on the resist film 28.

モールド27の凸部27aが押し付けられた部分ではレジスト膜28がなくなり圧痕29が形成され、モールド27の凸部27aが押し付けられていない部分にはそのままレジスト膜28が残っている(工程4)。   The resist film 28 disappears in the portion where the convex portion 27a of the mold 27 is pressed, and an indentation 29 is formed. The resist film 28 remains in the portion where the convex portion 27a of the mold 27 is not pressed (step 4).

図4(e)は、上述の工程4で圧痕29が形成された半導体基板21の表面に酸素を導入した反応性イオンエッチング加工を施した状態を示す図である。このエッチングによる加工は、半導体基板21のレジスト膜28が形成された側に行う。レジスト膜28にマスクされた部分では半導体基板21にエッチングが行われずに、このレジスト膜28にマスクされた部分が凸部として残る。この反応性イオンエッチング加工により、半導体基板21の表面に微細な凹部パターン30が得られる(工程5)。   FIG. 4E is a diagram showing a state in which reactive ion etching processing in which oxygen is introduced is performed on the surface of the semiconductor substrate 21 on which the indentation 29 is formed in the above-described step 4. This etching process is performed on the side of the semiconductor substrate 21 where the resist film 28 is formed. In the portion masked by the resist film 28, the semiconductor substrate 21 is not etched, and the portion masked by the resist film 28 remains as a convex portion. By this reactive ion etching process, a fine concave pattern 30 is obtained on the surface of the semiconductor substrate 21 (step 5).

エッチング加工が終わった後、マスクしていたレジスト膜28が除去された半導体基板20を図4(f)に示す(工程6)。   FIG. 4F shows the semiconductor substrate 20 from which the masked resist film 28 has been removed after the etching process is completed (step 6).

このレジスト膜28の除去を行うためには、レジスト膜28にUV照射を行い、レジスト膜28を酸化、分解する。酸化、分解された物質は、排気される。   In order to remove the resist film 28, the resist film 28 is irradiated with UV, and the resist film 28 is oxidized and decomposed. Oxidized and decomposed substances are exhausted.

このように工程1〜6を経て、半導体基板21表面に微細な凹部パターン30が形成された半導体基板20が得られる。   Thus, the semiconductor substrate 20 in which the fine concave pattern 30 is formed on the surface of the semiconductor substrate 21 is obtained through the steps 1 to 6.

図4(a)に示した加工に用いられる鋳型は、図5(a)に示すような角型若しくは円筒型の凸部27aを有したモールド27や、図5(b)に示すような円錐状の凸部37aを有したモールド37が公知の例として上げられる。   The mold used for the processing shown in FIG. 4 (a) is a mold 27 having a square or cylindrical convex portion 27a as shown in FIG. 5 (a), or a cone as shown in FIG. 5 (b). A mold 37 having a convex portion 37a is a known example.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。   The prior art document information related to the invention of this application includes the following.

特開平11−40548号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-40548 特開2000−91555号公報JP 2000-91555 A S.Y.Chou,et.all.,Science,vol.272,p85-87,5April,1996S.Y.Chou, et.all., Science, vol.272, p85-87,5April, 1996

しかしながら、これらのモールド27、37は、レジスト膜28に約1.3×10-7Paの圧力で押し付けられることにより、モールド27、37の表面特にレジスト膜28に接する凸部27a、37aにレジストが付着する。 However, these molds 27, 37 are pressed against the resist film 28 with a pressure of about 1.3 × 10 −7 Pa, so that the surfaces of the molds 27, 37, particularly the convex portions 27 a, 37 a contacting the resist film 28 are resisted. Adheres.

レジストが凸部27a、37aに付着した時には、形成する微細な凹部パターン30(図4参照)の寸法精度を確保するために付着したレジストを洗浄により除去する必要がある。この洗浄は、概ね以下の工程が必要である。   When the resist adheres to the convex portions 27a and 37a, it is necessary to remove the adhered resist by washing in order to ensure the dimensional accuracy of the fine concave pattern 30 (see FIG. 4) to be formed. This cleaning generally requires the following steps.

(1)微細パターンの形成装置(図示しない)から装着されているモールド27、37を取り外す。   (1) The molds 27 and 37 mounted from a fine pattern forming apparatus (not shown) are removed.

(2)モールド27、37を有機溶剤等で洗浄する。   (2) The molds 27 and 37 are washed with an organic solvent or the like.

(3)洗浄したモールド27、37を乾燥させる。   (3) The washed molds 27 and 37 are dried.

(4)モールド27、37を再び微細パターンの形成装置に装着する。   (4) The molds 27 and 37 are mounted again on the fine pattern forming apparatus.

このため、モールド27、37の洗浄による時間的な損失が大きく、半導体製作のスループット向上の妨げになっていると言う問題があった。   For this reason, there is a problem that time loss due to the cleaning of the molds 27 and 37 is large, which hinders improvement in throughput of semiconductor manufacturing.

そこで、本発明の目的は、半導体表面に精度の高い微細パターンを形成するために使用可能な生産性の高い微細パターン形成用モールド及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a mold for forming a fine pattern with high productivity that can be used for forming a fine pattern with high precision on a semiconductor surface and a method for manufacturing the same.

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第1の発明は、半導体基板表面に微細パターンを転写すべくモールド本体の表面に凹凸を形成した微細パターン形成用モールドにおいて、上記凹凸が形成されるモールド本体を石英ガラスで形成すると共に、その凹凸側のモールド表面に光触媒作用を有する薄膜を形成した微細パターン形成用モールドである。   The present invention was devised to achieve the above object, and the first invention is a fine pattern forming mold in which irregularities are formed on the surface of a mold body to transfer a fine pattern to the surface of a semiconductor substrate. This is a mold for forming a fine pattern in which a mold body on which irregularities are formed is formed of quartz glass, and a thin film having a photocatalytic action is formed on the mold surface on the irregularities side.

第2の発明は、上記薄膜が、TiO2からなるものである。 In the second invention, the thin film is made of TiO 2 .

第3の発明は、上記薄膜が、TiO2をドープしたSiO2からなるものである。 In a third invention, the thin film is made of SiO 2 doped with TiO 2 .

第4の発明は、半導体基板表面に微細パターンを転写すべくモールド本体の表面に凹凸を形成した微細パターン形成用モールドの製造方法において、上記凹凸が形成されるモールド本体を石英ガラスで形成すると共に、その凹凸側のモールド表面に光触媒作用を有する薄膜を形成する微細パターン形成用モールドの製造方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a mold for forming a fine pattern in which irregularities are formed on the surface of a mold body so as to transfer a fine pattern to the surface of a semiconductor substrate. This is a method for producing a mold for forming a fine pattern, in which a thin film having a photocatalytic action is formed on the mold surface on the uneven side.

第5の発明は、上記薄膜が、プラズマCVD法、EB蒸着法、塗布法等の形成方法より形成される製造方法である。   A fifth invention is a manufacturing method in which the thin film is formed by a forming method such as a plasma CVD method, an EB vapor deposition method, or a coating method.

第6の発明は、上記薄膜が、TiO2若しくはTiO2をドープしたSiO2からなる材料を用いる製造方法である。 A sixth invention is a manufacturing method using a material in which the thin film is made of SiO 2 doped with TiO 2 or TiO 2 .

本発明によれば、半導体表面に精度の高い微細パターンを形成するために使用可能な生産性の高い微細パターン形成用モールド及びその製造方法を得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mold for fine pattern formation with high productivity which can be used in order to form a highly accurate fine pattern in the semiconductor surface, and its manufacturing method can be obtained.

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1(a)は、本実施の形態により形成された円柱状若しくは角形の凸部55を有する微細パターン形成用モールド7を示す断面図である。   FIG. 1A is a cross-sectional view showing a fine pattern forming mold 7 having a cylindrical or rectangular convex portion 55 formed according to the present embodiment.

図示したように微細パターン形成用モールド7は、石英ガラスで形成されるモールド本体の表面に凹凸型のパターンが形成されたモールド11cの凹凸側のモールド表面に、TiO2の薄膜15a若しくはTiO2をドープしたSiO2からなる薄膜が設けられたものである。 As shown in the drawing, the fine pattern forming mold 7 has a TiO 2 thin film 15a or TiO 2 formed on the surface of the mold on the concave and convex side of the mold 11c in which a concave and convex pattern is formed on the surface of the mold body made of quartz glass. A thin film made of doped SiO 2 is provided.

微細パターン形成用モールド7は、モールド11cに設けられた凹部54及び凸部55の表面に薄膜15aが形成されている。この薄膜15aが設けられた凸部55は、半導体基板表面に微細パターンを形成するための微細凸パターン56となっている。   In the fine pattern forming mold 7, the thin film 15 a is formed on the surface of the concave portion 54 and the convex portion 55 provided in the mold 11 c. The convex portion 55 provided with the thin film 15a is a fine convex pattern 56 for forming a fine pattern on the surface of the semiconductor substrate.

この微細パターン形成用モールド7は、従来の微細パターン形成用のモールド27(図4(a)、図5(a)参照)の代わりに、図4に示す半導体基板21表面の微細な凹部パターン30の形成に用いることができる。   The fine pattern forming mold 7 is a fine concave pattern 30 on the surface of the semiconductor substrate 21 shown in FIG. 4, instead of the conventional fine pattern forming mold 27 (see FIGS. 4A and 5A). It can be used for forming.

則ち、微細パターン形成用モールド7は、モールド27の凸部27aと同様の微細凸パターン56を有している。このため、微細パターン形成用モールド7は、図4(c)工程3に示す半導体基板21への押し付けを行った場合に、従来同様の微細パターンを半導体基板21のレジスト膜28に転写することができる。   That is, the mold 7 for forming a fine pattern has the same fine convex pattern 56 as the convex part 27 a of the mold 27. Therefore, when the fine pattern forming mold 7 is pressed against the semiconductor substrate 21 shown in step 3 of FIG. 4C, a fine pattern similar to the conventional one can be transferred to the resist film 28 of the semiconductor substrate 21. it can.

図1(b)は、本実施の形態により形成された円錐状の凸部を有する微細パターン形成用モールド17を示す断面図である。   FIG. 1B is a cross-sectional view showing a fine pattern forming mold 17 having a conical convex portion formed according to the present embodiment.

微細パターン形成用モールド17は、石英ガラスで形成されるモールド本体の表面に凹凸型のパターンが形成されたモールド11mの凹凸側のモールド表面に、TiO2の薄膜15a若しくはTiO2をドープしたSiO2からなる薄膜が設けられたものである。 Forming a fine pattern mold 17, the uneven side of the mold surface of the mold 11m irregularities shaped pattern is formed on the surface of the mold body which is formed of quartz glass, SiO 2 doped with thin 15a or TiO 2 of TiO 2 The thin film which consists of is provided.

微細パターン形成用モールド17は、モールド11mに設けられた凹部及び凸部65の表面に薄膜15aが形成されている。この薄膜15aが設けられた凸部65は、半導体基板表面に微細パターンを形成するための微細凸パターン66となっている。   In the fine pattern forming mold 17, a thin film 15 a is formed on the surface of the concave and convex portions 65 provided in the mold 11 m. The convex portion 65 provided with the thin film 15a is a fine convex pattern 66 for forming a fine pattern on the surface of the semiconductor substrate.

この微細パターン形成用モールド17は、従来の微細パターン形成用のモールド37(図5(b)参照)の代わりに、半導体基板表面の微細な凹部パターンの形成に用いることができる。   The fine pattern forming mold 17 can be used for forming a fine concave pattern on the surface of the semiconductor substrate, instead of the conventional fine pattern forming mold 37 (see FIG. 5B).

則ち、微細パターン形成用モールド17は、図5(b)に示すモールド37の凸部37aと同様の微細凸パターン66を有している。このため、微細パターン形成用モールド17は、図4(c)工程3に示す半導体基板21への押し付けを行った場合には、従来同様に微細凸パターン66を半導体基板21のレジスト膜28に転写することができる。   That is, the fine pattern forming mold 17 has a fine convex pattern 66 similar to the convex portion 37a of the mold 37 shown in FIG. Therefore, when the fine pattern forming mold 17 is pressed against the semiconductor substrate 21 shown in step 3 of FIG. 4C, the fine convex pattern 66 is transferred to the resist film 28 on the semiconductor substrate 21 as in the prior art. can do.

以上説明したように微細パターン形成用モールド7、17は、半導体基板表面に微細パターンを転写すべくモールド11c、11mの表面に凹凸を形成したものである。   As described above, the fine pattern forming molds 7 and 17 are formed by forming irregularities on the surfaces of the molds 11c and 11m in order to transfer the fine pattern onto the surface of the semiconductor substrate.

微細パターン形成用モールド7、17は、凹凸が設けられるモールド11c、11mのモールド本体を石英ガラスで形成すると共に、その凹凸側のモールド11c、11m表面に光触媒作用を有する薄膜15aを形成した構造となっている。   The fine pattern forming molds 7 and 17 have a structure in which the mold body of the molds 11c and 11m provided with unevenness is formed of quartz glass, and a thin film 15a having a photocatalytic action is formed on the surfaces of the molds 11c and 11m on the unevenness side. It has become.

このような微細パターン形成用モールド7、17の凹凸の形状は、半導体基板表面に形成される微細パターンに対応して形成され、図5(a)、(b)に示す形状にのみ限定されるものではない。   The concave / convex shapes of the fine pattern forming molds 7 and 17 are formed corresponding to the fine patterns formed on the surface of the semiconductor substrate, and are limited to the shapes shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). It is not a thing.

図2は、図1で示した本発明の好適実施の形態を示す微細パターン形成用モールドの製造方法工程を示す。   FIG. 2 shows a process of manufacturing a mold for forming a fine pattern showing a preferred embodiment of the present invention shown in FIG.

図示したように、工程1〜5により順次モールド形成を行う。   As shown in the figure, mold formation is performed sequentially by steps 1-5.

図2(a)に示すように、石英ガラス基板11の表面にレジスト液を塗布して、石英ガラス基板加工用のレジスト膜12を形成する。石英ガラス基板11は、モールド本体を形成するための部材である。レジスト膜12は、EBリソグラフィによりパターンを形成するために設けられるレジスト層である(工程1)。   As shown in FIG. 2A, a resist solution is applied to the surface of the quartz glass substrate 11 to form a resist film 12 for processing the quartz glass substrate. The quartz glass substrate 11 is a member for forming a mold body. The resist film 12 is a resist layer provided for forming a pattern by EB lithography (step 1).

次に、上のレジスト膜12の表面にレジストパターンを形成する。   Next, a resist pattern is formed on the surface of the upper resist film 12.

図2(b)に示すように、 石英ガラス基板11の表面に形成されたレジスト膜12をEBリソグラフィにより電子線でパターン露光する。このパターン露光された部分のレジスト膜が露光により酸化、分解されて、露光部分のレジスト膜12が除去される。   As shown in FIG. 2B, the resist film 12 formed on the surface of the quartz glass substrate 11 is subjected to pattern exposure with an electron beam by EB lithography. The exposed resist film is oxidized and decomposed by exposure, and the exposed resist film 12 is removed.

このようにして電子線露光により、レジスト膜12にパターニングされた石英ガラス基板加工用のレジストパターンが形成される(工程2)。   In this way, a resist pattern for processing the quartz glass substrate patterned on the resist film 12 is formed by electron beam exposure (step 2).

この石英ガラス基板11の表面にレジストパターンが形成されたレジスト膜12をマスクとして、図示しないRIE装置により図2(c)に示すように反応性イオンエッチングが行われる。   Reactive ion etching is performed as shown in FIG. 2C by an RIE apparatus (not shown) using the resist film 12 having a resist pattern formed on the surface of the quartz glass substrate 11 as a mask.

レジスト膜12に形成されたレジストパターンにより反応性イオンエッチングを行うと、レジスト膜12の無い部分の石英ガラスがエッチングにより侵食され、凹部パターン11dが形成される。   When reactive ion etching is performed with the resist pattern formed on the resist film 12, the quartz glass in the portion without the resist film 12 is eroded by etching, and the concave pattern 11d is formed.

レジスト膜12により形成されたレジストパターンにより、反応性イオンエッチングを行うとレジスト膜12の在る部分が残り、この残った部分が半導体基板11にほぼ円柱状若しくは角型の凸部11e(図2(d)参照)を形成することになる(工程3)。   When reactive ion etching is performed by the resist pattern formed by the resist film 12, a portion where the resist film 12 is present remains, and the remaining portion is formed on the semiconductor substrate 11 with a substantially cylindrical or square convex portion 11e (FIG. 2). (See (d)) is formed (step 3).

ここで、図1(b)に示したような微細パターン形成用モールド17の円錐状の凸部65を形成する際には、反応性イオンエッチング加工の際にさらに次の処理を追加して工程3において行う。   Here, when forming the conical convex portion 65 of the fine pattern forming mold 17 as shown in FIG. 1B, the following process is further added during the reactive ion etching process. Perform in step 3.

反応性イオンエッチング加工を行う際に、石英ガラス基板11を冷却することにより、エッチング時に用いられるエッチングガスの反応生成物が石英ガラス基板11のエッチングされた側面に付着する。この側面に付着した反応生成物は保護膜のはたらきをし、このように反応生成物が付着した状態で反応性イオンエッチングが進行すると、図1(b)に示すようにエッチング面は傾斜した凸部65を形成しこの凸部65は円錐状となっている。   When the reactive ion etching process is performed, the quartz glass substrate 11 is cooled, so that the reaction product of the etching gas used during the etching adheres to the etched side surface of the quartz glass substrate 11. The reaction product adhering to the side surface acts as a protective film, and when the reactive ion etching proceeds with the reaction product adhering in this way, the etched surface is inclined as shown in FIG. A portion 65 is formed, and the convex portion 65 has a conical shape.

このようにエッチングされて形成されたモールドは、図1(b)に示す微細パターン形成用モールド17の本体となる凸部65を有するモールド11mの形状となる(工程3)。   The mold formed by etching in this way is in the shape of a mold 11m having a convex portion 65 that becomes the main body of the mold 17 for forming a fine pattern shown in FIG. 1B (step 3).

反応性イオンエッチングが行われた石英ガラス基板11からレジスト膜12が除去された状態を図2(d)に示す。   FIG. 2D shows a state in which the resist film 12 has been removed from the quartz glass substrate 11 that has been subjected to reactive ion etching.

凹部パターン11dが形成された石英ガラス基板11の表面に在るレジスト膜12を除去することで、石英ガラス基板11にほぼ円柱状若しくは角型の凸部11eが形成された石英ガラス製のモールド11cが得られる。   By removing the resist film 12 on the surface of the quartz glass substrate 11 on which the concave pattern 11d is formed, a quartz glass mold 11c having a substantially cylindrical or square convex portion 11e formed on the quartz glass substrate 11 is obtained. Is obtained.

このレジスト膜12の除去は、UV照射を行うことでレジスト膜12を酸化、分解し、この酸化、分解された後の物質が排気されることで行われる。   The removal of the resist film 12 is performed by oxidizing and decomposing the resist film 12 by performing UV irradiation, and exhausting the material after the oxidation and decomposition.

モールド11cには、レジスト膜12でマスクされなかった部分に、深さ100nm程度の凹部パターン11dが形成されている。則ち、石英ガラス基板11は、凹部パターン11d、凸部11eが形成されることで微細パターン形成用モールドの本体であるモールド11cの形状となる(工程4)。   In the mold 11c, a recess pattern 11d having a depth of about 100 nm is formed in a portion not masked by the resist film 12. In other words, the quartz glass substrate 11 has the shape of the mold 11c which is the main body of the mold for forming a fine pattern by forming the concave pattern 11d and the convex part 11e (step 4).

ここで行う反応性イオンエッチング加工においては、凹部パターン11dの深さは20〜300nm程度の範囲とするとよい。   In the reactive ion etching process performed here, the depth of the recess pattern 11d is preferably in the range of about 20 to 300 nm.

凹部パターン11dは、形成されるモールドの適用条件を考慮して、微細パターンが精度良く形成され、また充分なモールド11cの強度等を得られるように凹部パターン11dの深さを適宜設定するとよい。   In consideration of the application conditions of the mold to be formed, the depth of the concave pattern 11d may be appropriately set so that the fine pattern is formed with high accuracy and sufficient strength of the mold 11c is obtained.

図1(e)に示すようにモールド11cの凸部11e及び凹部パターン11dが設けられた表面にプラズマCVD法により、例えばTiO2の薄膜15aが膜厚10nm程度に形成される(工程5)。 As shown in FIG. 1E, for example, a TiO 2 thin film 15a is formed to a thickness of about 10 nm on the surface of the mold 11c on which the convex portions 11e and the concave pattern 11d are provided by a plasma CVD method (step 5).

ここで行うプラズマCVD法による薄膜15aの形成においては、TiO2の薄膜15aの膜厚は5〜20nm程度の範囲とし、形成されるモールドの適用条件を考慮し精度の高いパターン及び充分な光触媒作用等を得られるように適宜膜厚を設定するとよい。 In the formation of the thin film 15a by the plasma CVD method performed here, the film thickness of the TiO 2 thin film 15a is in the range of about 5 to 20 nm, taking into account the application conditions of the mold to be formed, a highly accurate pattern and sufficient photocatalytic action. It is advisable to set the film thickness appropriately so as to obtain the above.

このTiO2の薄膜15aは、TiO2により光触媒作用を有する薄膜となっている。この光触媒作用のため、凸部11eにレジストが付着した状態でUV照射されたときに、凸部11e表面に付着したレジストが酸化、分解される。 The TiO 2 thin film 15a is a thin film having photocatalytic action by TiO 2 . Due to this photocatalytic action, when UV irradiation is performed with the resist attached to the convex portion 11e, the resist attached to the surface of the convex portion 11e is oxidized and decomposed.

このTiO2の薄膜15aを形成する代わりに、TiO2をドープしたSiO2の薄膜をプラズマCVD法により形成してもよい。このTiO2をドープしたSiO2の薄膜でも、TiO2の薄膜15aと同様の光触媒作用効果が得られる。 Instead of forming the TiO 2 thin film 15a, a SiO 2 thin film doped with TiO 2 may be formed by plasma CVD. Also the TiO 2 in the thin film of doped SiO 2, similar photocatalytic effects as the TiO 2 thin film 15a is obtained.

また、薄膜15aの形成は、プラズマCVD法による他、EB蒸着により行ってもよいし、TiO2若しくはTiO2をドープしたSiO2をモールド11cの表面に塗布することにより行ってもよい。これらEB蒸着法、塗布法により形成された薄膜15aも、プラズマCVD法によって形成された薄膜15aと同様の光触媒作用効果が得られる。 Further, the thin film 15a may be formed by EB deposition in addition to the plasma CVD method, or by applying SiO 2 doped with TiO 2 or TiO 2 to the surface of the mold 11c. The photocatalytic effect similar to that of the thin film 15a formed by the plasma CVD method is also obtained by the thin film 15a formed by the EB vapor deposition method and the coating method.

以上の工程を経て、モールド11cの表面にTiO2の薄膜15a若しくはTiO2をドープしたSiO2からなる薄膜が設けられた微細パターン形成用モールド7が形成される。この微細パターン形成用モールド7は、図4に示すパターン形成用のモールド27に相当する。 Through the above steps, the fine pattern forming mold 7 in which a thin film made of SiO 2 is provided doped thin film 15a or TiO 2 of the TiO 2 is formed on the surface of the mold 11c. The fine pattern forming mold 7 corresponds to the pattern forming mold 27 shown in FIG.

図2に示した工程1〜6により得られたこの微細パターン形成用モールド7の作用について図1〜4により説明する。   The operation of this fine pattern forming mold 7 obtained in steps 1 to 6 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.

微細パターン形成用モールド7は、既に図2で説明したように形成された凹凸の表面にTiO2の薄膜15a(若しくはTiO2をドープしたSiO2からなる薄膜)が設けられているため、この薄膜15aが光触媒作用を有している。 Since the fine pattern forming mold 7 is provided with the TiO 2 thin film 15a (or a thin film made of SiO 2 doped with TiO 2 ) on the uneven surface formed as already described with reference to FIG. 15a has a photocatalytic action.

微細パターン形成用モールド7は、図4(c)工程3で半導体基板21のレジスト膜28にモールド27と同様に押し付けられることにより、レジスト膜28の表面に微細パターン形成用モールド7の微細凸パターン56が転写される。   The fine pattern forming mold 7 is pressed against the resist film 28 of the semiconductor substrate 21 in the same manner as the mold 27 in step 3 of FIG. 4C, so that the fine convex pattern of the fine pattern forming mold 7 is formed on the surface of the resist film 28. 56 is transferred.

このとき、微細パターン形成用モールド7がレジスト膜28と接している部分則ち微細凸パターン56の先端に図3(a)に示すようにレジスト膜28の一部がレジスト16として付着する。   At this time, a part of the resist film 28 adheres as a resist 16 as shown in FIG. 3A to the tip of the partial convex pattern 56 where the fine pattern forming mold 7 is in contact with the resist film 28.

微細パターン形成用モールド7がレジスト膜28から離れた後も、微細パターン形成用モールド7の微細凸パターン56に付着したレジスト16の大部分は付着したままとなる。   Even after the fine pattern forming mold 7 is separated from the resist film 28, most of the resist 16 attached to the fine convex pattern 56 of the fine pattern forming mold 7 remains attached.

図3(b)は、レジスト16が付着した微細パターン形成用モールド7にUV照射を行っている様子を示す図である。   FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which UV irradiation is performed on the fine pattern forming mold 7 to which the resist 16 is attached.

図示した紫外線燈19は、微細パターン形成用モールド7の表面にUV照射を行うための紫外線発生源であり、半導体基板21に微細パターンを形成するための装置(図示せず)に装着されるとよい。   The illustrated ultraviolet ray 19 is an ultraviolet ray generation source for irradiating the surface of the fine pattern forming mold 7 with UV, and is attached to an apparatus (not shown) for forming a fine pattern on the semiconductor substrate 21. Good.

紫外線燈19は、微細パターン形成用モールド7に設けられた凹凸の特にレジスト膜28と接する微細凸パターン56に、影無くUV照射されるような位置に装着されるとよく、図中では紫外線燈は1つであるが、複数設け微細パターン形成用モールド7に設けられた凹凸の位置に限らず均一にUV照射されるように設けられるとよい。   The ultraviolet ray 19 is preferably mounted at a position where UV irradiation is performed without shadow on the uneven surface of the fine pattern forming mold 7, particularly the fine convex pattern 56 in contact with the resist film 28. However, it is preferable to provide a uniform UV irradiation, not limited to the position of the projections and depressions provided in the fine pattern forming mold 7.

紫外線燈19を用いて微細パターン形成用モールド7にUV照射することで、薄膜15aの光触媒作用により付着したレジスト16が酸化、分解される。この酸化、分解された後の物質は、図示しない微細パターンを形成する装置から排気される。   By irradiating the fine pattern forming mold 7 with UV using an ultraviolet ray 19, the resist 16 attached by the photocatalytic action of the thin film 15a is oxidized and decomposed. The oxidized and decomposed material is exhausted from a device that forms a fine pattern (not shown).

このようにして、図3(c)に示すように付着していたレジスト16が微細パターン形成用モールド7表面から除去される。   In this way, the resist 16 attached as shown in FIG. 3C is removed from the surface of the fine pattern forming mold 7.

本実施の形態においては、微細パターン形成用モールド7に付着したレジスト16の除去を、従来のように有機溶剤等で洗浄することなく、UV照射を行うことで処理できる。   In the present embodiment, the removal of the resist 16 attached to the fine pattern forming mold 7 can be processed by performing UV irradiation without washing with an organic solvent or the like as in the prior art.

このため、半導体表面に微細パターン形成用モールド7を押し付けることでレジスト16が付着したとしても、UV照射を行って付着したレジスト16が分解、除去できる。このため、鮮明な微細凸パターン56の維持ができ、図4に示した半導体基板21において再現性のある寸法精度の高い微細パターンを得ることができる。   For this reason, even if the resist 16 adheres by pressing the fine pattern forming mold 7 on the semiconductor surface, the resist 16 attached by UV irradiation can be decomposed and removed. For this reason, the clear fine convex pattern 56 can be maintained, and a reproducible fine pattern with high dimensional accuracy can be obtained in the semiconductor substrate 21 shown in FIG.

また本実施の形態により、微細パターンを形成する装置内にUV照射のための紫外線燈19を設けることでレジスト16の除去が可能である。このため、従来のようにレジスト16の除去の都度に微細パターン形成用モールド7を微細パターンを形成する装置から取り外す必要がない。   Further, according to this embodiment, the resist 16 can be removed by providing an ultraviolet ray 19 for UV irradiation in an apparatus for forming a fine pattern. For this reason, it is not necessary to remove the mold 7 for forming a fine pattern from the apparatus for forming a fine pattern each time the resist 16 is removed as in the prior art.

このように本実施の形態に係る微細パターン形成用モールド7は、装置からの取り外し及び取り付けや乾燥等も不要であるため、半導体表面へ微細パターンを形成する半導体の製造工程において、大幅なスループットの向上が実現できる。   As described above, since the mold 7 for forming a fine pattern according to the present embodiment does not need to be detached from the apparatus, attached, dried, etc., in a semiconductor manufacturing process for forming a fine pattern on a semiconductor surface, a large throughput can be obtained. Improvement can be realized.

以上説明したような微細パターン形成用モールド7の代わりに、微細パターン形成用モールド17を用いて半導体表面に微細パターンを転写、形成する場合にも、上に説明した微細パターン形成用モールド7と同様の作用効果が得られる。   In the case where a fine pattern is transferred and formed on the semiconductor surface using the fine pattern forming mold 17 instead of the fine pattern forming mold 7 as described above, the same as the fine pattern forming mold 7 described above. The following effects can be obtained.

本発明の微細パターン形成用モールドにより形成される微細パターンを各種の回路に適用することにより、電磁気回路、光導波路などを実現できる産業上の利用可能性を有する。   By applying the fine pattern formed by the fine pattern forming mold of the present invention to various circuits, it has industrial applicability that can realize an electromagnetic circuit, an optical waveguide, and the like.

図1(a)は、本実施の形態により形成された円柱状若しくは角形の凸部を有する微細パターン形成用モールドを示す断面図である。図1(b)は、本実施の形態により形成された円錐状の凸部を有する微細パターン形成用モールドを示す断面図である。Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the mold for fine pattern formation which has the column-shaped or square-shaped convex part formed by this Embodiment. FIG.1 (b) is sectional drawing which shows the mold for fine pattern formation which has the cone-shaped convex part formed by this Embodiment. 本実施の形態による微細パターン形成用モールドの製造の工程1〜5を示す工程図である。It is process drawing which shows process 1-5 of manufacture of the mold for fine pattern formation by this Embodiment. 図3(a)は、本実施の形態の微細パターン形成用モールドにレジストが付着した状態を示す断面図である。図3(b)は、微細パターン形成用モールドにUV照射を行っている様子を示す図である。図3(c)は、UV照射により付着したレジストが分解された状態を示す断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which a resist is attached to the fine pattern forming mold of the present embodiment. FIG. 3B is a diagram showing a state in which UV irradiation is performed on the mold for forming a fine pattern. FIG. 3C is a cross-sectional view showing a state in which the resist attached by UV irradiation is decomposed. 従来のモールドを使用して、半導体基板表面にパターンを形成する工程1〜6を示す工程図である。It is process drawing which shows the processes 1-6 which form a pattern in the semiconductor substrate surface using the conventional mold. 図5(a)は、従来の円柱状若しくは角形の凸部を有するモールドを示す断面図である。図5(b)は、従来の円錐状の凸部を有するモールドを示す断面図である。Fig.5 (a) is sectional drawing which shows the mold which has the conventional cylindrical or square-shaped convex part. FIG.5 (b) is sectional drawing which shows the mold which has the conventional cone-shaped convex part.

符号の説明Explanation of symbols

7 微細パターン形成用モールド
11 石英ガラス基板
11c モールド
11d 凹部パターン
11e 凸部
11m モールド
12 レジスト膜
15a 薄膜
17 微細パターン形成用モールド
54 凹部
55 凸部
56 微細凸パターン
65 凸部
66 微細凸パターン
7 Mold for forming fine pattern 11 Quartz glass substrate 11c Mold 11d Recess pattern 11e Protrusion 11m Mold 12 Resist film 15a Thin film 17 Mold for forming fine pattern 54 Recess 55 Protrusion 56 Fine convex pattern 65 Protrusion 66 Fine convex pattern

Claims (6)

半導体基板表面に微細パターンを転写すべくモールド本体の表面に凹凸を形成した微細パターン形成用モールドにおいて、上記凹凸が形成されるモールド本体を石英ガラスで形成すると共に、その凹凸側のモールド表面に光触媒作用を有する薄膜を形成したことを特徴とする微細パターン形成用モールド。   In a mold for forming a fine pattern in which irregularities are formed on the surface of a mold body to transfer a fine pattern to the surface of a semiconductor substrate, the mold body on which the irregularities are formed is formed of quartz glass, and a photocatalyst is formed on the mold surface on the irregularity side. A mold for forming a fine pattern, wherein a thin film having an action is formed. 上記薄膜が、TiO2からなる請求項1記載の微細パターン形成用モールド。 Said thin film, forming a fine pattern mold according to claim 1, wherein comprising a TiO 2. 上記薄膜が、TiO2をドープしたSiO2からなる請求項1記載の微細パターン形成用モールド。 Said thin film, forming a fine pattern mold according to claim 1, wherein composed of SiO 2 doped with TiO 2. 半導体基板表面に微細パターンを転写すべくモールド本体の表面に凹凸を形成した微細パターン形成用モールドの製造方法において、上記凹凸が形成されるモールド本体を石英ガラスで形成すると共に、その凹凸側のモールド表面に光触媒作用を有する薄膜を形成することを特徴とする微細パターン形成用モールドの製造方法。   In a method for manufacturing a mold for forming a fine pattern in which irregularities are formed on the surface of a mold body to transfer a fine pattern to the surface of a semiconductor substrate, the mold body on which the irregularities are formed is formed of quartz glass, and the mold on the irregularity side is formed. A method for producing a mold for forming a fine pattern, comprising forming a thin film having a photocatalytic action on a surface. 上記薄膜が、プラズマCVD法、EB蒸着法、塗布法等の形成方法より形成される請求項4記載の微細パターン形成用モールドの製造方法。   The method for producing a mold for forming a fine pattern according to claim 4, wherein the thin film is formed by a forming method such as a plasma CVD method, an EB vapor deposition method, or a coating method. 上記薄膜が、TiO2若しくはTiO2をドープしたSiO2からなる材料を用いる請求項4または5記載の微細パターン形成用モールドの製造方法。
6. The method for producing a mold for forming a fine pattern according to claim 4, wherein the thin film is made of a material made of SiO 2 doped with TiO 2 or TiO 2 .
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