图案形成方法、由此形成的图案或模具技术

一种图案形成方法，包括：在形成于基材上的薄膜的表面上形成抗蚀剂的图案的步骤；在抗蚀剂的图案上形成反转层的步骤；通过在去除反转层以露出抗蚀剂的表面之后去除抗蚀剂、形成与抗蚀剂的图案互补的反转层的反转图案的步骤；通过以反转层的反转图案为掩模蚀刻薄膜、形成包含其上形成反转层的薄膜的硬掩模层的步骤；以及以其上保留反转层的硬掩模层或其上已去除反转层的硬掩模层作为掩模蚀刻基材的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图案形成方法、通过图案形成方法形成的图案、模具、 处理装置和处理方法。
技术介绍
近年来，用于将设置在模具上的精细结构转移到诸如树脂材料、 金属材料等的待处理部件上的精细处理技术已经被开发并且受到关注。该忮术净皮称为纳米压印 (nanoimprint )或纳米压纟丈 (nanoembossing ),并且提供几纳米的量级的处理分辨能力。因此， 该技术可望代替诸如步进仪(stepper)、扫描仪等的曝光装置被应用 于下一代半导体制造技术。并且，该技术能够在晶片水平上实行三维 结构的同时处理。因此，该技术可望被应用于例如诸如光子晶体等的 光学器件、诸如p-TAS (微全分析系统)的生物芯片等的制造技术等 广泛的各种领域。在将这种使用压印的处理应用于半导体制造技术的情况下，例 :i口， i口 Stephan Y. Chou et al.， Appl. Phys. Lett Vol. 67， Issue 21， pp. 3114-3316 ( 1995)(文献1)描述的那样，以以下的方式执行处理。即，关于包含基板(例如，半导体晶片)和设置在基板上的光可 固化树脂材料的制品(工件)，具有希望的压印图案的模具与光可固 化树脂材料压接，随后通过紫外线照射使光可固化树脂材料固化(光 压印，，)。作为替代方案，在基板上形成热塑性树脂材料，并且将其 加热以使其软化。然后，使模具与软化的树脂材料压接，随后通过降 低温度以由此使树脂材料硬化(热压印)。结果，压印图案被转移 到树脂材料层上。得到的树脂材料层被原样使用，或者，以树脂材料 层作为掩模层，执行蚀刻等以将图案形成于基板上。在这种压印技术中，转移形状的精度依赖于模具的处理精度。 作为模具的材料，例如，在光压印中，使用诸如石英的透明材料。 通过抗蚀剂掩模进行蚀刻以在亚微米量级上处理石英在技术上是十 分困难的。原因在于，与其它材料的情况相比，Si02的蚀刻一般需要 非常高的离子能量，使得抗蚀剂掩模上的负荷非常大。为了解决该问题，需要采取措施，使得单独地或组合地，材料 能抵抗高离子能量的冲击、以足够的厚度形成图案图像、建立用于抑 制抗蚀剂消耗的蚀刻条件。由于这种原因，在常规的压印技术中， 一般已在许多情况下使用 诸如Cr等的金属材料。例如，在Ecron Thompson, Peter Rhyins， Ron Voisin， s. V. Sreenivasan， Patrick Martin. SPIE Microlithography Conference, February 2003 (文献2)中，公开了图3 ( a ) 3 ( c )所示的使用 金属材料作为硬掩模的图案形成方法。在该图案形成方法中，首先，在基材301上由金属材料形成薄硬掩模层302，并且，在硬掩模层302 上形成抗蚀剂303并对其进行构图(图3(a))。然后，通过使用抗 蚀剂303作为掩模执行蚀刻，以将抗蚀剂图案转移到金属材料的薄硬 掩模层302上(图3 ( b ))。然后，通过使用硬掩模层302作为掩模 蚀刻基材301 (图3 (c))。并且，例如，如Stephen y. Chou. Peter R. Krauss， Wei Zhang， Lingjie Guo， and Lei Zhuang J. VAC. Sci. Technol. b. 15， 2897 ( 1997 ) (文献3)中描述的那样，已研究了通过剥离方法制备具有小于28 nm的处理尺寸的方法的方法。在图5(a)和图5(b)中表示该方法。 首先，在基材501上形成抗蚀剂502并对其进行构图。在抗蚀剂502 的表面上，通过诸如气相沉积或化学气相沉积(CVD)的方法由希望 的材料形成硬掩模层503 (图5 (a))。然后，通过溶解抗蚀剂502, 仅在抗蚀剂502的开口部分处留下硬掩模层503 (图5 (b))。与图 3(c)的步骤类似，通过使用硬掩模层503作为掩模蚀刻基材501。但是，在使用诸如Cr的金属材料作为硬掩模的文献2的上述方法中，在100nm或更小的量级的精细处理过程中可出现以下的问题。在100nm或更小的量级的精细处理中，抗蚀剂的厚度的减小和 材料的弱化是明显的。由于这种原因，在一些情况下，抗蚀剂在硬掩 模的处理过程中消失。并且，即使在抗蚀剂具有足够的厚度并且不在 处理过程中消失的情况下，如图4 (a) 4 (c)所示，由于在干蚀刻 过程中由等离子体导致的损伤，基材变形。图4 (a)是图3 (a)的透视图，其中，在基材301上形成硬掩 才莫层302和抗蚀剂303。当通过使用抗蚀剂303作为掩模蚀刻硬掩模层302时，抗蚀剂 303变形为不希望的形状(图4 (b))。结果，抗蚀剂303的图案的粗糙性被转移到硬掩模层302上。通 过随后的蚀刻，粗糙性被进一步转移到基材301上(图4 (c))。由于这些因素，因此难以满足临界尺寸(CD)精度和低的边缘 线粗糙度(ELR )。并且，根据文献3描述的剥离方法，能够以小于28 nm的处理 精度实行处理。但是，可出现图6 (a) 6 (c)所示的问题。即，导致出现由于去除失败而引起沉积于抗蚀剂表面上的硬掩模 材料与邻近的图案部分连接这样的问题(图6 (a))。并且，出现在图案边缘处留下毛刺(burr)这样的问题(图6(b))。并且，出现不能在图案边缘处保证足够的厚度这样的问题(图6 。由于这些问题，因此，在剥离方法中，难以获得能够满足大规模 生产的产量。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是，提供解决上述的问题并能够在不使用抗蚀 剂作为蚀刻掩模并且不使用剥离方法的情况下形成图案的图案形成 方法。本专利技术的另一目的是，提供通过图案形成方法形成的图案。本专利技术的另一目的是，提供具有图案的模具、使用模具的处理装 置和使用模具的处理工艺。根据本专利技术的一个方面，提供一种图案形成方法，包括在第一材料的基材的表面上形成第二材料的薄膜的步骤； 在第二材料的薄膜的表面上形成抗蚀剂的图案的步骤；在抗蚀剂的图案上形成第三材料的反转层的步骤；去除反转层以露出抗蚀剂的表面的步骤；通过去除抗蚀剂形成与抗蚀剂的图案互补的反转(reverse)层 的反转图案的步骤；通过以反转层的反转图案作为掩模蚀刻薄膜、形成包含其上形成 反转层的薄膜的硬掩模层的步骤；和以其上保留反转层的硬掩模层或其上已去除反转层的硬掩模层 作为掩模蚀刻基材的步骤。根据本专利技术的另一方面，提供通过图案形成方法形成的图案、具 有图案的模具、使用模具的处理装置、以及使用模具的处理工艺。根据本专利技术，能够实现能够在不使用抗蚀剂作为掩模并且不使用 剥离方法的情况下形成图案的图案形成方法。还能够实现通过图案形 成方法形成的图案、具有该图案的掩模、使用模具的处理装置、以及 使用模具的处理工艺。当结合附图考虑本专利技术的优选实施例的以下描述时，本专利技术的这 些和其它目的、特征和优点将变得更加明显。附图说明图1 (a) ~图1 (f)是用于示出作为本专利技术的实施例的图案形成 方法的截面图。图2 (a) ~图2 (i)是用于示出作为本专利技术的另一实施例的图案 形成方法的截面图。图3 (a) 图3 (c)是用于示出文献2中的图案形成方法的截面图。图4 (a) ~图4 (c)是用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案形成方法，包括：　在第一材料的基材的表面上形成第二材料的薄膜的步骤；　在第二材料的所述薄膜的表面上形成抗蚀剂的图案的步骤；　在所述抗蚀剂的图案上形成第三材料的反转层的步骤；　去除所述反转层以露出所述抗蚀剂的表 面的步骤；　通过去除所述抗蚀剂形成与所述抗蚀剂的图案互补的反转层的反转图案的步骤；　通过以所述反转层的反转图案作为掩模蚀刻所述薄膜、形成包含其上形成有所述反转层的所述薄膜的硬掩模层的步骤；和　通过以其上保留所述反转层的硬掩 模层或其上已去除所述反转层的硬掩模层作为掩模蚀刻所述基材的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-5-23 137234/20071.一种图案形成方法，包括在第一材料的基材的表面上形成第二材料的薄膜的步骤；在第二材料的所述薄膜的表面上形成抗蚀剂的图案的步骤；在所述抗蚀剂的图案上形成第三材料的反转层的步骤；去除所述反转层以露出所述抗蚀剂的表面的步骤；通过去除所述抗蚀剂形成与所述抗蚀剂的图案互补的反转层的反转图案的步骤；通过以所述反转层的反转图案作为掩模蚀刻所述薄膜、形成包含其上形成有所述反转层的所述薄膜的硬掩模层的步骤；和通过以其上保留所述反转层的硬掩模层或其上已去除所述反转层的硬掩模层作为掩模蚀刻所述基材的步骤。2 根据权利要求l的方法，其中，在所述蚀刻所述基材的步骤 中，作为掩模的硬掩模层的区域以外的面积为所述基材的整个表面的 面积的50%或更大。3. 根据权利要求l的方法，其中，所述图案形成方法还包括 在形成反转层的所述步骤之后使反转层的表面平坦化的步骤。4. 根据权利要求l的方法，其中，所述反转层由对等离子体的 抵抗力比所述抗蚀剂高的材料形成。5. 根据权利要求l的方法，其中，第一材料是氧化硅，第二材 料是铬，以及第三方法是包含氧化硅的旋涂玻璃。6. —种图案形成方法，包括在设置在第二材料的薄膜上的转移层上形成抗蚀剂的图案的步骤，所述薄膜被设置在第一材料的基材的表面上；在所述抗蚀剂的图案上形成第三材料的第 一反转层的步骤； 通过在去除所述反转层以露出所述抗蚀剂的表面之后去除所述抗蚀剂、形成与所述抗蚀剂的图案互补的第 一反转层的第一反转图案的步骤；通过以第一反转层作为掩模蚀刻所述转移层、形成包含所述转移层和在所述转移层上形成的第一反转闺案的第二反转图案的步骤； 在第二图案上形成第三材料的第二反转层的步骤； 通过在去除第二反转层和第一反转图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺崎敦则，关淳一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]