[发明专利]图案形成方法、由此形成的图案或模具

说明书

技术领域

本发明涉及图案形成方法、通过图案形成方法形成的图案、模具、处理装置和处理方法。 

背景技术

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。该技术被称为纳米压印(nanoimprint)或纳米压纹(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μ-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，例如，如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，SiO₂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的消耗的蚀刻条件。 

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28nm的处理尺寸的掩模的方法。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上形成硬掩模层302和抗蚀剂303。