JP2009515350A - リソグラフィマスクなどの形状体を搭載する支持体を形成する方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの所定の材料から作られ、形状体を搭載する支持体を製造するために、複数の重畳層（１から４）は、除去する方法が知られている基板上に生成され、重畳層のそれぞれは少なくとも２つの異なる材料の領域から形成され、この領域およびこれらの重畳層の構成材料の形状は基板の反対側上で上記形状体を形成するように画定され、これらの形状体は３Ｄ型であって、これらの形状体のうちのいくつかは、これらの形状体自体および／または他の形状体の間で高さが異なる。所定材料の層はこの多層スタック上に生成され、少なくとも基板は除去され、これにより、反転後に、上記形状体を備える上記支持体が得られる。

Description

本発明は１つまたは複数の３Ｄパターンを搭載する支持体を生成する方法に関する。一般にマスクとして使用される支持体は、例えば、選択された材料に依存して、可視光および／または紫外線に対して透過性を有する。この結果、本発明の支持体は、ナノインプリントリソグラフィパターンを生成する金型として使用できる。この場合では、選択される材料は実際には透過性ではない。この方法は主にナノインプリントリソグラフィまたは光（例えば、２４８ナノメートル未満の波長の深紫外線）干渉リソグラフィに関する。この方法はまた光リソグラフィに対する位相シフト光学マスクを生成するために使用できる。

図１はステップアンドフラッシュのナノインプリントリソグラフィまたは光学リソグラフィに対して使用できる透過性マスクを製造する標準的な方法を示している。

マスクが１９３ｎｍより大きい波長で使用されることを意図されている場合、有利には石英の透過性支持体１上に、金属層、例えば、クロム層２が第１ステップにおいて堆積される。金属層は局所的に支持体の透過性を解除し、また生成されるパターンを画定するために必要な電子リソグラフィ工程の間における電荷効果を回避する。次に、感光性樹脂フィルム３を用いて、金属層に転写されるパターンを画定する。より精度を上げるために、照射線（垂直の矢印）がマスクを通して層の一部分３Ａのみに達する。次に、現像プロセスが照射されている感光性陽画樹脂フィルム部分のみを除去する。次に、選択的エッチングが空間３Ａを通して作用し、この間、樹脂３で覆われている領域は完全な状態を維持する。反射領域（金属層が残っている領域）および透過性領域（金属層が上述の選択的エッチングにより除去されている）を含む透過性支持体は、このような方法で得られる。

全体的には透過性であるが特定の形状を有するマスクを有する必要がある場合、上述の方法は金属層のパターンを透過性材料に転写することにより使用できる。図２は、層２からなるマスクを通して層１をエッチングすることにより、層２のパターンを層１に転写できる（実際には、これらのパターンは図１に示された技法により生成される）ことを示している。要求されるマスクを得るには、次に層２を除去することで十分である（マスクが使用される前に除去されることを意図されているため、図１のような金属であることは必要ではない）。しかし、この技法は、例えばクロムマスクを使用して、石英のエッチングを制御する必要がある。この方法は、寸法が数百ナノメートルであるパターンに対してよく知られている。しかし、１００ｎｍ未満の寸法に対してこの種のプロセスを利用することは極めて難しい。

さらに、記載されている方法、したがって、標準的なマイクロ技術およびナノ技術は、三次元パターン、すなわちパターンごとに異なる高さを備えるパターンを生成する簡単な方法を提供していない。

図３と図４との比較は、２Ｄパターンおよび３Ｄパターンのそれぞれの概念を示している。図３では、示されている２つのパターンは、支持体に平行に異なる寸法Ｌおよびｌを有するが、高さは等しい。これらのパターンは２Ｄ型である。対照的に図４では、３つのパターンは、左側のパターンは中間のパターンより高いが、右側のパターンより低いため異なる高さを有する。さらに、右側のパターン自体は、横方向平坦部（中間パターンと同一の高さ）を有するため、高さの異なる形状体を有する。これらのパターンは３Ｄ型である。

明らかに、２Ｄ構造を有する支持体、すなわちパターンごとに異なるパラメータＬまたはｌを有するが、正確に同じ高さｈを有する支持体は、図１および図２により示されている標準的リソグラフィおよびエッチング技法を用いて容易に生成できる。同じプロセスを用いて、３Ｄ構造（すなわち一定でない高さを有する構造体）を製造することは不可能ではないが、プロセス工程の連続は複雑となり、関連する制約条件は、必ずしもすべての要求される形状が高い形状精度を備えて生成できるとは限られないことを意味する。

エッチング工程の間、エッチング速度はエッチングされるパターンの横方向寸法および密度の関数であり（マイクロローディングとして知られる）、これは詳細には、所与の時間において、エッチング深さがエッチングされるパターンの横方向寸法に正比例するということを反映している、ことに留意されたい。この現象は、パターンの高さによってパターン寸法の損失を発生し、実際には容認できない。

さらに、実際には、エッチングされる構造体はパターンの底部に大きな粗さを有する。

また、樹脂パターンでは、平面および高さの寸法（エッチングにより転写する前のオリジナルのマスク）の相関関係を除去することが可能とは限らない。湾曲部は、一方では電子リソグラフィにより得られる陰画樹脂パターンの寸法変化と、他方では関連する高さ変化との相関を取ることにより、線量（樹脂に注入されるエネルギー）の関数としてプロットされる場合、横方向寸法および高さは同時ではあるが異なって変化し、この結果、他方を修正することなく２つの変数の一方を調整することは不可能である。結果的に、標準的なリソグラフィは、一方では寸法ｌおよびＬ、他方ではｈを独立に変更できない。

図３および図４は型押しパターンを示しているが、上述の問題はまた凹型パターンの生成においても生じる。

本発明の目的は、その寸法（または間隙）が約１００ナノメートル未満である、凹型または型押しパターンを画定する支持体を生成することである。

本発明の別の目的は、確実におよび適度に簡単に、凹型または型押し３Ｄパターンを搭載する支持体を生成することである。

本発明のさらに別の目的は、横方向面の粗さが小さい、幅ならびに長さおよび高さの寸法精度の優れたパターンを備えるこのような支持体を生成することである。

この目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの所定の材料の支持体であって、さらにパターンを含む支持体を製造する方法を提案し、この方法においては、
複数の重畳層が除去できる基板上に生成され、それぞれの層は２つの異なる材料の領域から形成され、重畳層を構成する領域および材料の形状は基板上に反転した上記パターンを形成するように画定されており、これらのパターンは３Ｄ型であり、これらのパターンのいくつかはこれらパターン内および／または他のパターンと比較して異なる高さを有し、
所定の材料の層は層のスタック上に生成され、
少なくとも基板は、反転後に上記パターンを備える上記支持体を得るために除去される。

このように、本発明は最終的に除去される基板上に反転したパターンを生成することを教示し、このパターンは、その形状が、支持体上に形成することを要求されるパターンに応じて画定される層を積層することにより生成される。

重畳層は有利には、
陰極スパッタリング、
エピタキシ、
電解成長、
遠心力利用堆積、
により形成できる。

所定の材料の層については、標準的な堆積技法（スパッタリング、電解成長、分子ビーム堆積など）、あるいは、１つまたは複数の硬化工程の後に固化できる液体材料の分子結合または遠心力利用堆積といった、より独創的な技法を利用できる。

連続した層を用いているため、本発明の方法は、幅方向および長さ方向の高精度を提供し、わずか約数十ナノメートルの寸法を実現する。

さらに、層形成技法は十分に立証されており、この結果、パターンの高さは、長さおよび幅方向の精度とは関係なく精密に制御できる。要求される高さは、高さが堆積工程のみに依存し（この段階では、堆積厚さは約０．１ｎｍの精度で制御される）、エッチング工程には依存しないため、高精度で得られる。平面の寸法（ｌ、Ｌ）は標準的なリソグラフィ技法によって十分に制御できるため、本発明の方法によって、３つの寸法（ｈ、ｌおよびＬ）は完全に制御できることは明らかである。したがって、本発明の方法は、当業者にはよく知られている簡単で十分に実証されているリソグラフィおよびエッチングプロセスを用いて３Ｄパターンを生成する。

さらに、各層の表面を剥離することにより、低い粗さが得られることは明らかである。本発明によれば、各層の形成に含まれるエッチング工程は結果として得られる粗さを考えることなく、使用される２系列の材料間の工程の選択性に応じて選択される。この理由は、提案された連続する工程のため、粗さは基本的に堆積状態から生じるためである。堆積は極めて低い粗さを備える層を生成するプロセスである。言い換えると、本発明は、連続的に形成され、剥離される層の概念のため、エッチング構造体に見られる粗さのない完全に平坦な面を得ることにつながる。

積層構造体はエッチングされたパターンの横方向寸法に応じて、エッチング速度が異なる現象（マイクロローディング）を回避する、ことに留意されたい。

プロセス全体は、超小型電子技術およびマイクロ技術のプロセスと互換性がある技法を用いているため、これらのプロセスと互換性がある、ことに留意されたい。

最後に、本発明の方法を利用して、「型押し」または「凹型」形状を有する、支持体、金型、マスクを随意に形成することができる。結果的に、以下の背景を備えた樹脂マスクのための支持体を生成できる。すなわち、
暗い背景、すなわち、突起部を形成する金型を用いて得られる樹脂マスクに少数の開口しか備えない（これは明るい色調の樹脂を用いて標準的なリソグラフィ工程を実行することと同等である）または、
明るい背景、すなわち、凹部を形成する金型を用いて得られる樹脂マスクに多数の開口を備える（これは、暗い色調の樹脂を用いて標準的なリソグラフィ工程を実行することと同等である）。

したがって、三次元構造体の製造について提案された技法は、最小の構造体における位相シフトマスクの光波の位相の高精度の制御を提供し、また粗さの現象を除去する。

結論として、提案された方法は、知られている解決策に関して上述された、以下のような様々な点に対処できる。
比較的厚い（厚さ数百ミクロン）基板上の石英のエッチング。
透過性マスクの品質を損なう、エッチングパターンの底部の粗さ。
三次元パターンを生成するための簡単な方法。
位相シフトマスクの場合における位相の高精度の制御。
「型押し」または「凹型」構造体を生成する能力。

上述の利点は、上述の本発明の全般の定義から、または提案され、適切に組み合わせられ得る本発明の様々な有利な特徴から生じる。

この結果、本発明は明らかに、２Ｄパターンを生成するのに適しているが、完全な利益を得るためには、高さの差を有する上記パターンに対して有利である。

同様に、本発明は、パターンの横方向寸法またはパターン間の間隙に関係なく使用できるが、完全な利点を得るためには、パターンの少なくともいくつかまたは隣接するパターン間の空間の少なくともいくつかの空間が、約１００ナノメートル未満である支持体と平行な寸法を有することが有利である。

別の有利な特徴によれば、重畳層を構成する材料は、少なくとも１種類の照射線に関して異なる特性を有し、この照射線に対して実質的に透過性である材料およびこの照射線を吸収する材料を少なくとも含み、上記パターンは層内の上記材料間の境界面により境界を定められている。これは、外面形状は簡単な表面により限定できるが、所与の種類の照射線に関する挙動の相違を有する部分を内部に含む、マスクに相当する。

それにも関らず、特に有利な変形例では、重畳層の少なくとも１つの材料は、凹型および／または型押しパターンを形成するために除去される。

より正確には、以下であることが好ましい。

第１材料を腐食しおよび第２材料を残すことができる、選択的除去プロセスがあり、この第２材料は第１材料上に堆積され得、そこに付着され、エッチングされる。

第１材料と少なくとも融和性がある、少なくとも１つの材料があり、これは第１材料上に堆積され、そこに付着され、エッチングされ、上記選択的除去プロセスにより除去される。

第２材料と少なくとも融和性がある、少なくとも１つの材料があり、これはこれらの第１および第２材料上に堆積され得、そこに付着され、エッチングされ、上記選択的除去プロセスにより除去されない。

上記第１材料から形成される基板が生成される。

パターン生成サイクルが基板上で発生し、これにより、第１材料と少なくとも融和性がある材料の領域および上記第２材料の相補的領域から形成される第１層を基板上に形成する。

少なくとも１つの他のパターン生成サイクルが発生して、前の層の上に第１層と融和性がある材料の領域および第２材料と少なくとも融和性のある材料の相補的領域から形成される別の層を形成し、これにより、基板上に層のスタックを形成する。

スタックの最後の層はキャリア層に付着される。

上記選択的除去プロセスを用いて、第１材料および第１材料と少なくとも融和性がある材料の領域を除去し、これにより、第２材料の積層された相補的領域または第２材料と少なくとも融和性がある材料をストリッピングし、キャリア層が、これらの相補的領域により、パターンを搭載する支持体を形成する。

実際には、基板全体は第１材料により形成するか、またはそれ自体が基板自体の一部であるこの第１材料の層からなっていてもよい。

パターン形成法は堆積、エッチングおよびストリッピングにより実現できる。

パターン形成技法は有利には以下を含む。

このような照射線に影響を受ける材料上の光および／または電子リソグラフィ、および後続のエッチング工程（これらのプロセスは当業者にはよく知られている）。

局部的成長プロセス（トンネル効果または原子力顕微鏡法による団塊の成長、基板上の堆積は「捩れた基板」といった好ましい成長部位を有する）。

上述の２つの技法の組み合わせ。

この特定の方法の好ましい特徴によれば、これらは互いに組み合わせられることが適切である。

第２材料と少なくとも融和性のある材料に支持体の所定の材料を付着または接着する、第３材料があり、上記第３材料の付着層は上記層のスタック上に生成され、上記所定の材料のキャリア層は付着層上に生成される。

分子結合プロセス、スパッタリングによる堆積、電着または遠心力利用堆積はこのために使用される。

少なくとも１つの層の設計は先行する段階の設計とは異なる。これにより、パターンのうちの少なくともいくつかは支持体に対する垂直高さが異なる。これは３Ｄ型のパターンに該当する。

パターン生成サイクルの少なくとも１つは、物理的または化学的研磨によるストリッピングを含む。これは支持体と平行なすべての横方向面の低い粗さを保証する。

型押し部分を有するパターンについては、型押し部分内に上縁部および少なくとも１つの下縁部のスタックが識別され、上記第１および他の層の相補的な領域はそれぞれこれらの上縁部および下縁部の形状を有する。

類推により、パターンが凹型部分を含む場合、これらの凹型部分内に上縁部および少なくとも１つの下縁部のスタックが識別され、第１材料と少なくとも融和性のある材料の上記第１および他の段階の領域はそれぞれこれらの上縁部および下縁部の形状を有する。

支持体の所定の材料は所与の照射線に対して透過性の材料である。これはリソグラフィ金型またはマスクとして支持体の多数の用途に対応する。

支持体の所定の材料は可視光に対して透過性の材料である。これは実際に極めて重要な第１の場合に対応する。

あるいは、支持体の所定の材料はＵＶに対して透過性の材料であり、これは実際に極めて重要な別の場合に対応する。

支持体の所定の材料は石英または石英ガラスである。

第２材料は熱酸化物および／またはシリカであり、第２材料と少なくとも融和性のある材料はシリカおよび／またはシリコン酸化物である。これらの材料はよく知られており、これら材料を完全な状態に保つエッチング技術が知られている。

第１材料および第１材料と少なくとも融和性のある材料は本質的にシリコンからなる。これはまたよく知られている材料であり、選択的エッチングのこの場合では、シリカまたはシリコン酸化物との組み合わせを含む。

１つの特定の場合では、第１材料は単結晶シリコンであり、この第１材料と少なくとも融和性のある材料は多結晶またはアモルファスシリコンである。この第１材料（単結晶シリコン）と融和性のある材料の別の特定の例は窒化珪素またはシリコンゲルマニウム合金である。

除去される材料が本質的にシリコンからなる場合、選択的除去プロセスは有利には、例えばＴＭＡＨ、ＫＯＨ型の酸化物上のウェットエッチングを含む。除去される材料がシリコンゲルマニウム合金である場合、ドライＣＦ４エッチングが使用できる（／シリコンおよびＳｉ_３Ｎ_４およびＳｉＯ_２）。窒化珪素に対して、Ｈ_３ＰＯ_４の溶液が使用できる（／シリコンおよびＳｉＯ_２）。

あるいは、第１材料およびこの第１材料と少なくとも融和性のある材料は本質的にアルミニウムからなる。この材料はまた当業者には知られている。

上述の場合では、選択的除去プロセスは有利にはＨ_３ＰＯ_４の液浴中のエッチングを含む。

別の変形例によると、第１材料およびこの第１材料と少なくとも融和性のある材料は本質的にクロムからなる。

本発明はまた、上述の方法により得られる様々の特定の支持体を提案し、詳細には、
この方法により得られるナノインプリントリソグラフィのための金型であって、この金型は支持体およびこの支持体により搭載される印刷パターンから形成され、材料は可視光線、紫外線（ＵＶ）、深紫外線（ＤＵＶ）または極紫外線（ＥＵＶ）に対して透過性である支持体およびパターンを構成し、パターンのうちの少なくともいくつかまたは隣接するパターン間の間隙の少なくともいくつかは有利には、数ナノメートルおよび数マイクロメートル間である支持体に平行な寸法を有し、
この方法により得られる干渉リソグラフィマスクであって、このマスクは支持体およびこの支持体により搭載されるパターンから形成され、材料は２４８ナノメートル未満の波長で紫外線に対して透過性である支持体およびパターンを構成し、パターンのうちの少なくともいくつかまたは隣接するパターン間の間隙の少なくともいくつかは有利には、約数十ナノメートルである、支持体に平行な寸法を有し、
上述の方法により得られる光学リソグラフィのための位相シフト光学マスクであって、このマスクは支持体および支持体により搭載されるパターンから形成され、材料は紫外線に対して透過性である支持体およびこれらのパターンのうちのいくつかを構成するのに対して、これらのパターンのうちの他のパターンはこのような照射線を反射する材料からなり、このパターンを備える支持体は様々な厚さの透過性材料を有し、少なくともいくつかのパターンまたは少なくとも隣接するパターン間の間隙のいくつかは約数十ナノメートルである支持体に平行な寸法を有する。

本発明の目的、特徴および利点は、例としておよび添付図面を参照する限定されない例により与えられる以下の説明から明らかになる。

可能な限り簡単に製造方法を説明する目的で、最初にいくつかの定義が与えられる。

材料Ａ：「超小型電子技術」型マイクロ技術プロセスに適合する支持体、例えば、シリコン基板、またはシリコン、二酸化珪素、窒化珪素、およびより一般的には、シリコンベースの合金、さらに、特に窒化チタン、アルミニウム。

材料Ｂ：その材料の機械的、光学的、熱的または電気的特性に関して選択される材料、また「超小型電子技術」型マイクロ技術プロセスに適合する材料。

材料Ｃ：その材料の機械的、光学的、熱的または電気的特性に関して選択される最終支持体、また先験的に「超小型電子技術」型マイクロ技術プロセスに必ずしも適合する必要はない。

材料Ｄ：一方では、その材料の機械的、光学的、熱的または電気的特性に関して、他方では、材料Ｃへの転写、付着またはさらに接着の材料特性に関して選択される材料である。材料Ｄはまた「超小型電子技術」型マイクロ技術に適合する。

選択的除去プロセス：材料Ｂを劣化させることなく選択的に材料Ａを物理的または化学的に除去するプロセスである。適用されるプロセスに対する保証は、材料Ａと比較した材料Ｂのエッチング速度の選択であり、この速度は極めて高速でなければならない。速度の選択は理論的には無限である。しかし、そうではない場合には、最初のパターン形成および選択的除去プロセスによる腐食を補償するように修正されるパターンのサイズの点に注意が払われ得る。したがって、開始する寸法は選択的縮小によって生じる腐食寸法を加えた目標とされる最終寸法に等しい。

材料Ａ’：「超小型電子技術」型マイクロ技術プロセスに適合し、選択的除去プロセスに関して材料Ａと同じ挙動を有する材料である。

材料Ｂ’：その材料の機械的、光学的、熱的または電気的特性に関して選択され、また「超小型電子技術」型マイクロ技術プロセスに適合し、選択的除去プロセスに関して材料Ｂと同じ挙動を有する材料である。

例えば、パターンを有する支持体を生成するために、
第１材料Ａを腐食し、第２材料Ｂを残すことができる選択的除去プロセスがあり、第２材料は第１材料上に堆積でき、第１材料に接着し、エッチングされる。

第１材料と少なくとも融和性がある少なくとも１つの第１材料Ａ’があり、それはすなわち、第１材料上に堆積でき、第１材料に接着し、上記選択的除去プロセスにより削除される材料である。

第２材料と少なくとも融和性のある少なくとも１つの材料Ｂ’があり、それはすなわち、第１および第２材料上に堆積でき、第１および第２材料に接着し、エッチングされ、上記選択的除去プロセスにより除去されない材料である。

第２材料と少なくとも融和性のある材料上に、支持体の所定の材料Ｃを付着または接着するための第３材料Ｄがある。

明らかに、別の材料と融和性のある材料の概念は他の材料（材料はそれ自体と融合性がある）を含む。

これらの材料がマイクロ技術プロセスに実際に適合できることを明記することは、材料がこのようなプロセスに含まれる標準的な操作すべてに、詳細には、層を堆積することおよびパターン形成に対して、また後続の熱処理の際の操作に耐えることができることを意味する。

型押しまたは凹型形状を有する支持体に対応する２つの例が、以下に説明されているが、これらの概念は容易に組み合わせられることは明らかである（形状は同時に突起部および凹みを含むことができる）。

「型押し」形状を有する支持体の生成例
材料Ｂ（例えば、ＣＶＤにより堆積されたシリカまたはシリコン酸化物）は、有利にはシリコンである材料Ａ上に堆積されている。材料Ｂは次に、材料Ａ上の材料Ｂの２Ｄパターンを形成するためにパターン形成（リソグラフィ＋エッチング＋ストリッピング）の工程を受ける（図５および図６）。

材料ＡまたはＡ’（有利には多結晶またはアモルファスシリコンが選択される）は次に、以前に生成された構造体に堆積される。化学機械研磨による平坦化の工程が実行され、材料Ｂで中止し、この結果材料Ｂは表面に現れる（図７および図８）。

材料ＢまたはＢ’の別の堆積および別のパターン形成の工程が実行される（図９および図１０）。次に、平坦化工程を用いる材料ＡまたはＡ’の堆積が実行される（図１１および図１２）。これにより材料ＢまたはＢ’は表面に現れる。

三次元構造体の生成に必要な多数の反復工程の後（材料ＡまたはＡ’の堆積、エッチングおよび平坦化による材料ＢまたはＢ’の堆積およびパターン形成）、材料Ｄ（シリカ、シリコン酸化物）が堆積される（図１３および図１４）。材料Ｃ（例えば石英または石英ガラス）は次に堆積される。材料の厚さは有利には、このように生成される支持体の使用に対して必要な光学的、機械的、熱的などの特性を提供するように選択される（図１５および図１６）。

プロセスは、層ＤおよびＣ上に材料ＢまたはＢ’のみ維持する選択的除去工程で終了し、材料Ａは全体的に除去されている（図１７および図１８）。この目的のために化学機械研磨を用いて、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）型の酸化物（材料ＢまたはＢ’、Ｄ）上のシリコン（材料ＡまたはＡ’）の選択的エッチングで完成することができる。

このようにして、その上に材料Ｂ（またはＢ’）の型押しパターンが現れる、材料Ｃで生成された支持体が得られる。

「凹型」形状を含む支持体の生成例
材料ＡおよびＡ’（例えばシリコン）は、有利には同じ種類（材料Ａ）である基板上に堆積される。材料Ａは次に、基板上で材料Ａの２Ｄパターンを形成するためにパターン形成工程（リソグラフィ＋エッチング＋ストリッピング）を受ける（図１９および図２０）。

材料ＢまたはＢ’（例えばシリコン酸化物）は次に、以前に生成された構造体上に堆積される。化学機械研磨による平坦化の工程が実行され、材料Ａで中止し、この結果材料Ａは表面に現れる（図２１および図２２）。

材料ＡまたはＡ’の別の堆積および別のパターン形成工程が続く（図２３および図２４）。次に、材料ＢまたはＢ’は平坦化工程により堆積される（図２５および図２６）。材料ＡまたはＡ’は表面に現れる。

三次元構造体の生成に必要な反復工程（材料ＡまたはＡ’の堆積およびパターン形成工程および材料ＢまたはＢ’の堆積および平坦化）の後に、材料Ｄ（シリカ、シリコン酸化物）が堆積される（図２７および図２８）。次に材料Ｃ（石英、石英ガラス）が堆積される（図２９および図３０）。材料の厚さは有利には、光学的、機械的、熱的およびこのように生成される支持体の使用に必要な他の特性を提供するように選択される。

プロセスは層ＤおよびＣ上の材料ＢまたはＢ’のみを保持する選択的除去工程で終了し、材料ＡまたはＡ’は完全に除去される（図３１および図３２）。化学機械研磨を用いて、ＴＭＡＨ型の酸化物（材料ＢまたはＢ’、Ｄ）上のシリコン（材料ＡまたはＡ’）の選択的エッチングで終了することができる。

このプロセスを用いて、ステップアンドフラッシュのナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）のための石英または石英ガラス上に金型を製造することができる。この技法は、プレス作業の間に、金型の下のポリマーを変形するための紫外線を透過する金型を使用する。結果として、下記の表は、超小型電子技術型環境において簡単に使用できる構成を提示する。

上記の表では、ＣＶＤは化学気相成長を意味する。

深紫外線光干渉法用途のために石英ガラス上の大きいサブミクロン（数十ナノメートル）の寸法の回折格子を生成するために、材料Ｂ、Ｂ’およびＣはＤＵＶ照射線（２４８ｎｍ未満の波長）に対して透過性でなければならない。下記の表は、様々な材料に対して可能な選択を要約している。

明らかに、シリコン以外の材料を材料Ａに対して使用できる。例えば、アルミニウムはこのプロセスに完全に適合する。整形された透過性材料に影響を与えずに選択的に材料を除去するために、Ｈ_３ＰＯ_４の液浴を使用することで十分である。

クロムもまた使用でき、当業者にはよく知られているクロムエッチング溶液を使用して除去できる。

通常、本発明のプロセスを用いて４つの有利な構成体を生成できる。

２Ｄ型の組込み吸収性パターンである透過性支持体を備える構成体である（図３３）。この構成体は特に光マスクに使用できる。

３Ｄ型である凹みを備える全体的に透過性の支持体を備える構成体である（図３４）。この構成体は特に、ステップアンドフラッシュのナノインプリントリソグラフィに対する光マスクまたは透過性金型に使用できる。

３Ｄ型の組込み不透過性パターンである透過性支持体を備える構成体である（図３５）。この構成体は特に光マスクに使用できる。

３Ｄ型である凹みを備える非透過性支持体を備える構成体である。この構成体は特に、ナノインプリントリソグラフィとしてよく知られている、熱型押しに対して使用できる。

第１および第３構成体では、最終支持体は平らな上面および下面により区切られ、パターンは成分材料間の境界面により区切られることに留意されたい。

本発明により得られる支持体の用途は、ナノインプリントリソグラフィおよび光干渉リソグラフィマスクのための金型を含むことをすでに説明している。光リソグラフィのための位相シフト光マスクがまた説明され得る。

位相シフトマスクの製造への適用
上述のプロセスは簡単に位相シフトマスクの製造に適用できる。

図３６は位相シフトマスクの原理を示しており、透過性支持体は不透過部分で終了する突出部分により分離される様々な深さの凹みを有する。

マスクの異なる透過性部分は同じ厚さを有しておらず、これはマスクを通る光ビームの光学路を変更させる結果をもたらす。この技術は、バイナリマスク、すなわち不透過および透過領域のみを含み、すべての厚さが同一であるマスクを使用する技術と比較して、光フォトリソグラフィ装置を用いて達成できる解像度を著しく向上する（「Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」（光リソグラフィ、Ａ．Ｋ．Ｗｏｎｇ，２００１，ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ）参照）。様々な種類の位相シフトマスクが存在する。下記の表は存在する各種の可能性を要約している。

本発明の方法は任意のこれらの位相シフトマスク系列を生成できる。例えば、透過性材料（通常溶融シリカ）のエッチングが必要であるマスクの代替マスクに関しては、工程は以下のとおりである。
ステップ１：層Ａが材料Ａの基板上に堆積される（図３７）。
ステップ２：リソグラフィ（マスクを形成するため）に続いて、層Ａのエッチングを実行する（図３８）。
ステップ３：（不透過性）材料Ｂを堆積し、および平坦化をして、エッチングされた層Ａを同一高さに維持する（図３９）。
ステップ４：相補層Ａを堆積する（図４０）。
ステップ５：リソグラフィに続いて、材料Ａの第２層をエッチングする（図４１）。
ステップ６：（透過性）材料Ｃを堆積および平坦化する（図４２）。
ステップ７：透過性基板Ｔ上に材料Ｂを支持する層Ｃを接着する（図４３）。
ステップ８：基板および材料Ａを除去する（図４４）。

図４５および図４６は、例により、本発明に従って製造されるべきパターンを備える支持体に対してなされ得る分析を示している。

図４５は、「型押し」、すなわち突出するパターンを備える支持体を示し、第１ステップは、パターンの少なくとも１つの形状の変化がある、水平面を形成することである。これらの平面の間の間隔は、当該支持体を製造するときに区別されなければならない層を示す。この結果、右側のパターンの上部を形成する少なくとも１つの層１、次に右側のパターンの下方の残りおよび左側のパターンの上部を形成する層２、次に３つのパターンのそれぞれのベースとなる層３（中間パターンは右側のパターンのベースと同一の高さを有することに留意されたい）、次にこれらの３つのパターンに共通のベースとなる層４が存在する。製造プロセスは最初に層１、次に層２、次に層３、次に支持体上に反転の層４を生成する。

この手順は、その形状が凹部を形成している、図４６の支持体に類似している。

本発明は、鋭い縁部を有して生成されるパターンの寸法（幅および高さの両方において）全体にわたる極めて良好な制御を達成し、これは知られている技法を用いては極めて難しいことを証明しており、これは使用される材料の特性（化学成分、硬度、使用中の形状の安定性、金型の場合の粘性のない被覆などの被覆を用いて効果的に覆われる能力など）についての制限がないことに留意されたい。したがって、使用される材料は、これら材料の将来の機能（詳細には、特定の種類の照射線に対する透過性の、耐熱性、機械的強度などの特性）に応じて選択され得る。詳細には、本発明はＵＶといった照射線に対して全体に透過性のパターンを生成する。さらに、例えばＵＶに対して透過性のある３Ｄの目的物が生成される場合、石英をエッチングすることに関連する問題を解消する（詳細には、エッチングされる領域の幅と深さの間の相関性のため）。同様に、いずれにせよ高精度を要求される様々な高さレベルを正確に実現できない、エッチング停止層の形成を回避する。

本発明はまた、内部にパターンが積層のいくつかを除去する必要なく形成される目的物を生成する、ことに留意されたい。このように、本発明は所与の照射線（例えばＵＶ）に対して透過性である材料により覆われる不透過性パターンを形成できる。

さらに、本発明は、パターンが支持体の材料と異なっている材料であるかどうか（全体または一部において）によらず、パターンのいくつかが他のパターンの１つ（または複数）の材料と異なる１つ（または複数）の材料であるかどうかによらず、パターンを搭載する支持体内で多数の材料を組み合せできる、ことにさらに留意されたい。例えば、図を参照して説明される層のスタック内で適切に材料Ｂ’および材料Ｂを選択することによって、パターン内に異なる材料の層を生成することにより、詳細には異なる透過性または熱効果を得ることができる。あるいは、いくつかのパターンは材料Ｂで生成でき、他のパターンは材料Ｂ’で生成できる。当然、上述の説明は２つの異なる材料を指すが、明確にはこれらの材料が、材料Ｂ’を構成する上述の定義に示された条件に従うことを前提として、より多数の材料Ｂ、Ｂ’、Ｂ’’などが存在してもよい。さらに、支持体の材料Ｃとは異なる材料ＢおよびＢ’を選択することにより、例えば負の熱膨張係数（支持体とは異なる）を有する材料のパターンを生成でき、その結果、熱インプリンティングは、パターンが生成される形状より小さい形状を有するパターンを作成できる。これは、金型のパターンが生成される解像度に比べてインプリントされるパターンの高解像度を達成する。あるいは、熱膨張の様々な係数を適切に選択することにより、金型からの抽出が容易になり得る。さらに、支持体自体が複数の材料（Ｃ、Ｃ’など）から製造され得ることは有利である。一般には、様々な材料ＢおよびＢ’（またはさらにＢ’’）およびＣを選択することが可能なことは、制約条件、詳細には、本発明により生成される目的物が従うことを要求される熱的および機械的制約条件を最適化する。

反射部分および透過部分を有する透過性支持体を生成する標準的な方法の図である。 突起部および凹みを備える透過性支持体を生成する標準的な方法の図である。 斜視図によって２Ｄ型パターンを表している図である。 斜視図によって３Ｄ型パターンを表している図である。 「型押し」形状を備える支持体の製造の第１ステップの断面図である。 図５を上から見た図である。 支持体の製造の第２ステップの断面図である。 図７を上から見た図である。 支持体の製造の第３ステップの断面図である。 図９を上から見た図である。 支持体の製造の第４ステップの断面図である。 図１１を上から見た図である。 支持体の製造の第５ステップの断面図である。 図１３を上から見た図である。 支持体の製造の第６ステップの断面図である。 図１５を上から見た図である。 支持体の製造の第７ステップと最終ステップの断面図である。 図１７を上から見た図である。 「凹型」形状を備える支持体の製造の第１ステップの断面図である。 図１９を上から見た図である。 支持体の製造の第２ステップの断面図である。 図２１を上から見た図である。 支持体の製造の第３ステップの断面図である。 図２３を上から見た図である。 支持体の製造の第４ステップの断面図である。 図２５を上から見た図である。 支持体の製造の第５ステップの断面図である。 図２７を上から見た図である。 支持体の製造の第６ステップの断面図である。 図２９を上から見た図である。 支持体の製造の第７ステップと最終ステップの断面図である。 図３１を上から見た図である。 干渉リソグラフィのための不透過性パターンを備える光学マスクの第１構成の断面図である。 干渉またはナノインプリントリソグラフィのための凹型パターンを備える透過性光マスクの第２構成の断面図である。 ３Ｄ不透過性パターンを備える光学マスクの第３構成の断面図である。 位相シフトマスクの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第１ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第２ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第３ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第４ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第５ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第６ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第７ステップの断面図である。 位相シフトマスクの製造の第８ステップの断面図である。 型押し形状を備える支持体の製造を示す理論的な図である。 凹型形状を備える支持体の製造を示す理論的な図である。

Claims (26)

1. 少なくとも１つの所定の材料の支持体であって、さらにパターンを含む支持体を製造する方法であって、
   複数の重畳層が除去できる基板上に生成され、それぞれの層が少なくとも２つの異なる材料の領域から形成され、重畳層を構成する領域および材料の形状が基板上に反転した前記パターンを形成するように画定されており、これらのパターンが３Ｄ型であり、これらのパターンのいくつかがこれらパターン内および／または他のパターンと比較して異なる高さを有し、
   所定の材料の層が層のスタック上に生成され、
   少なくとも基板が、反転後に前記パターンを備える前記支持体を得るために除去される、
   支持体を製造する方法。
2. 前記パターンが突出していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. パターンのうちの少なくともいくつか、または隣接するパターン間の間隙の少なくともいくつかが、約１００ナノメートル未満である、支持体と平行な寸法を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 重畳層を構成する材料が、少なくとも１種類の照射線に関して異なる特性を有し、これら材料のうちの少なくとも１つの材料がこの照射線に対して実質的に透過性であり、１つの材料がこの照射線を吸収し、前記パターンが層内の前記材料の間の境界面により境界を定められていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 重畳層の材料のうちの少なくとも１つがまた、凹型および／または型押しパターンを形成するために除去されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 第１材料を腐食しおよび第２材料を残すことができる、選択的除去プロセスがあり、第２材料が第１材料上に堆積され、そこに付着され、エッチングされ、
   第１材料と少なくとも融和性がある、少なくとも１つの材料があり、これが第１材料上に堆積され、そこに付着され、エッチングされ得、前記選択的除去プロセスにより除去され、
   第２材料と少なくとも融和性がある、少なくとも１つの材料があり、これがこれらの第１および第２材料上に堆積され、そこに付着され、エッチングされ得、前記選択的除去プロセスにより除去されず、
   前記第１材料から形成される基板が生成され、
   パターン生成サイクルが基板上で発生し、これにより、第１材料と少なくとも融和性がある材料の領域および前記第２材料の相補的領域から形成される第１層を基板上に形成し、
   少なくとも１つの他のパターン生成サイクルが発生して、前の層の上に第１材料と融和性がある材料の領域および第２材料と少なくとも融和性のある材料の相補的領域から形成される別の層を形成し、これにより、基板上に層のスタックを形成し、
   スタックの最後の層がキャリア層に付着され、
   上記選択的除去プロセスを用いて、第１材料および第１材料と少なくとも融和性がある材料の領域を除去し、これにより、第２材料の積層された相補的領域または第２材料と少なくとも融和性がある材料をストリッピングし、キャリア層が、これらの相補的領域により、パターンを搭載する支持体を形成する、請求項５に記載の方法。
7. パターン形成が堆積、エッチングおよびストリッピングにより実現されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 第２材料と少なくとも融和性のある材料に支持体の所定の材料を付着または接着する、第３材料があり、前記第３材料の付着層が前記層のスタック上に生成され、上記所定の材料のキャリア層が付着層上に生成されることを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
9. 少なくとも１つの層のパターン形成が前の層のパターン形成とは異なり、この結果、パターンのうちの少なくともいくつかが支持体と異なる垂直高さを有することを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
10. パターン生成サイクルのうちの少なくとも１つが物理的または化学的研磨によるストリッピングを含むことを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 型押し部分を有するパターンでは、これらの型押し部分内に上縁部および少なくとも１つの下縁部のスタックがあり、前記第１および他の層の相補的な領域がそれぞれこれらの上縁部および下縁部の形状を有することを特徴とする、請求項６から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 凹型部分を含むパターンでは、これらの凹型部分内に上縁部および少なくとも１つの下縁部のスタックがあり、第１材料と少なくとも融和性のある材料の前記第１および他の段階の領域がそれぞれこれらの上縁部および下縁部の形状を有することを特徴とする、請求項６から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 支持体の所定の材料が所与の照射線に対して透過性の材料であることを特徴とする、請求項６から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 支持体の所定の材料が可視光に対して透過性の材料であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 支持体の所定の材料がＵＶに対して透過性の材料であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
16. 支持体の所定の材料が石英であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
17. 支持体の所定の材料が石英ガラスであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
18. 第２材料がシリカおよび／または熱酸化物であり、第２材料と少なくとも融和性のある材料がシリカおよび／またはシリコン酸化物であることを特徴とする、請求項６から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 第１材料および第１材料と少なくとも融和性のある材料が本質的にシリコンであることを特徴とする、請求項６から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 第１材料が単結晶シリコンであり、第１材料と少なくとも融和性のある材料が多結晶またはアモルファスシリコン、窒化珪素またはシリコンゲルマニウム合金であることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 選択的除去プロセスがＴＭＡＨまたはＫＯＨ型の酸化物上のウェットエッチングを含むことを特徴とする、請求項１９または２０に記載の方法。
22. 第１材料および第１材料と少なくとも融和性のある材料が本質的にアルミニウムであることを特徴とする、請求項６から１８のいずれか一項に記載の方法。
23. 選択的除去プロセスがＨ_３ＰＯ_４の液浴によるエッチングを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
24. 第１材料および第１材料と少なくとも融和性のある材料が本質的にクロムであることを特徴とする、請求項６から１８のいずれか一項に記載の方法。
25. 請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法により得られるナノインプリントリソグラフィのための金型であって、前記金型が支持体および支持体に搭載されるプリントパターンから形成され、材料が可視光線、紫外線、深紫外線または極紫外線に対して透過性である支持体およびパターンを構成する、金型。
26. パターンのうちの少なくともいくつかまたはパターン間の間隙の少なくともいくつかが、数ナノメートルおよび数マイクロメートル間である支持体に平行な寸法を有することを特徴とする、請求項２５に記載の金型。

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