JP2012004235A - 樹脂膜形成方法およびパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂膜を形成する際、一定の厚さの樹脂膜が安定的に形成される方法、さらに、この樹脂膜を用いて精度の高いパターンを形成する方法を提供する。
【解決手段】基板に樹脂膜を形成するとき、まず、無機組成物を主成分とする基板と、前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させる中間層を前記基板に形成する。この後、基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行う。この後、除去処理の行われた基板に樹脂膜をスピンコートし、樹脂膜を基板と化学結合させて硬化させる。最後に、硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、基板の縁部に形成された樹脂膜を除去する。この樹脂膜を用いて精度の高いパターンを形成する。
【選択図】 図４
【解決手段】基板に樹脂膜を形成するとき、まず、無機組成物を主成分とする基板と、前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させる中間層を前記基板に形成する。この後、基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行う。この後、除去処理の行われた基板に樹脂膜をスピンコートし、樹脂膜を基板と化学結合させて硬化させる。最後に、硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、基板の縁部に形成された樹脂膜を除去する。この樹脂膜を用いて精度の高いパターンを形成する。
【選択図】 図４
Description
本発明は、基板に樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法およびこの薄膜形成方法により形成された樹脂膜にパターンを形成するパターン形成方法に関する。
今日、フォトリソグラフィあるいはナノインプリントリソグラフィの分野では、基板上に薄膜を形成する場合、薄膜の成分を含む溶液を基板上に滴下して所定の回転速度で回転することにより、薄膜を形成するスピンコート法が一般的に用いられる。これにより、略均一な薄膜を形成することができる。
しかし、滴下される溶液の表面張力により、基板の縁部に幅数ｍｍに亘って樹脂の厚さが厚くなる。すなわち、基板上に形成される薄膜が基板の縁部で盛り上がるエッジビードが発生する。
しかし、滴下される溶液の表面張力により、基板の縁部に幅数ｍｍに亘って樹脂の厚さが厚くなる。すなわち、基板上に形成される薄膜が基板の縁部で盛り上がるエッジビードが発生する。
このエッジビードを有する樹脂膜をフォトリソグラフィやナノインプリントリソグラフィに用いると、図６（ａ），（ｂ）に示すように、基板に対して大きなサイズのフォトマスクやモールドとの接触が十分に行われず、精度の高いパターニングが行われない場合がある。このため、エッジビードのない薄膜を形成する方法が種々提案されている。
例えば、以下に示す基板へのフォトレジスト塗布方法が知られている（特許文献１）。
当該方法では、基板にフォトレジストを滴下するとともに基板を回転させてフォトレジストをスピンコートする工程と、基板を回転させながら基板の周縁に溶剤を供給し、基板の周縁からフォトレジストを除去する工程と、基板を回転させながらフォトレジストの表面を乾燥させる工程とを有し、基板の周縁からフォトレジストを除去する工程とフォトレジストの表面を乾燥させる工程とを複数回繰り返して、基板周縁のフォトレジストの残渣を除去するとともに、フォトレジストの外周部の盛り上がりを低減する。
当該方法では、基板にフォトレジストを滴下するとともに基板を回転させてフォトレジストをスピンコートする工程と、基板を回転させながら基板の周縁に溶剤を供給し、基板の周縁からフォトレジストを除去する工程と、基板を回転させながらフォトレジストの表面を乾燥させる工程とを有し、基板の周縁からフォトレジストを除去する工程とフォトレジストの表面を乾燥させる工程とを複数回繰り返して、基板周縁のフォトレジストの残渣を除去するとともに、フォトレジストの外周部の盛り上がりを低減する。
また、半導体基板の表面にポリイミド前駆体組成物をスピン塗布する際に、該基板の表面端部のポリイミド前駆体組成物を掻取り具で除去し、さらに半導体基板を回転させるこ半導体装置の製造方法が知られている（特許文献２）。
しかし、上述のフォトレジスト塗布方法では、フォトレジストの表面を乾燥させる前に、溶剤を供給して基板の周縁からフォトレジストを除去するため、基板の周縁以外のフォトレジストの一部分も除去される。このため、一定の厚さを有するフォトレジストが安定して形成されない場合がある。
一方、上述の半導体装置の製造方法では、ポリイミド前駆体組成物を掻取り具で物理的に除去するので、物理的に除去された縁の近傍では厚さが不安定となり、一定の厚さのポリイミド前駆体組成物が形成されない場合がある。
一方、上述の半導体装置の製造方法では、ポリイミド前駆体組成物を掻取り具で物理的に除去するので、物理的に除去された縁の近傍では厚さが不安定となり、一定の厚さのポリイミド前駆体組成物が形成されない場合がある。
そこで、本発明は、上記方法とは異なる方法を用いて、一定の厚さの樹脂膜を安定的に形成することができる樹脂膜形成方法およびこの方法により得られる樹脂膜を用いたパターン形成方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、基板に樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法であって、
無機組成物を主成分とする基板と前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させるための中間層を前記基板に形成し、
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートにより形成し、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去する、ことを特徴とする樹脂膜形成方法である。
無機組成物を主成分とする基板と前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させるための中間層を前記基板に形成し、
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートにより形成し、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去する、ことを特徴とする樹脂膜形成方法である。
さらに、本発明の他の一態様は、上記樹脂膜形成方法で形成された前記樹脂膜を、金型に押し当て金型のパターンを転写することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、あるいは、露光マスクを前記樹脂膜に密着させて前記樹脂膜を露光することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、ことを特徴とするパターン形成方法である。
上述の樹脂膜形成方法では、一定の厚さの樹脂膜を安定的に形成することができる。したがって、パターン形成方法では、精度の高いパターンを形成することができる。
以下、本発明の樹脂膜形成方法およびパターン形成方法について詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態の樹脂膜形成方法を用いて形成された樹脂膜付基板１０を示している。図１（ａ）は樹脂膜付基板１０の断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。
図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態の樹脂膜形成方法を用いて形成された樹脂膜付基板１０を示している。図１（ａ）は樹脂膜付基板１０の断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。
（樹脂膜付基板）
樹脂膜付基板１０は、基板１２と、樹脂膜１４と、密着助剤層１６と、マスク材堆積層１８と、を備える。
基板１２は、石英、ガラス、セラミック、金属等の無機組成物を主成分とする基板である。厚さは、例えば０．５〜６．５ｍｍである。基板１２は矩形形状を成しているが、矩形形状に限定されない。基板１２は円形状や多角形形状を成してもよい。
基板１２の上層には、密着助剤層１６を介して樹脂膜１４が形成されている。樹脂膜１４は、例えば、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材や、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、酢酸ブチル、乳酸エチルを成分として含有する樹脂材が用いられる。感光剤は、例えば、感光基としてナフトキノンジアジド化合物を含む。
樹脂膜付基板１０は、基板１２と、樹脂膜１４と、密着助剤層１６と、マスク材堆積層１８と、を備える。
基板１２は、石英、ガラス、セラミック、金属等の無機組成物を主成分とする基板である。厚さは、例えば０．５〜６．５ｍｍである。基板１２は矩形形状を成しているが、矩形形状に限定されない。基板１２は円形状や多角形形状を成してもよい。
基板１２の上層には、密着助剤層１６を介して樹脂膜１４が形成されている。樹脂膜１４は、例えば、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材や、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、酢酸ブチル、乳酸エチルを成分として含有する樹脂材が用いられる。感光剤は、例えば、感光基としてナフトキノンジアジド化合物を含む。
密着助剤層１６は、基板１２に形成しようとする樹脂膜１４との間を化学結合させる中間層として機能する。密着助剤層１６は、例えば、ヘキサメチルジシラザン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が用いられる。シランカップリング剤は、１つの分子中に、樹脂膜１４と結合する反応基と、基板１２と結合する反応基を備える。樹脂膜１４と結合する反応基は、例えば、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等を含む。一方、基板１２と結合する反応基は、メトキシ基、エトキシ基等を含む。
密着助剤層１６の厚さは、極めて薄く、例えば１０ｎｍより薄い。密着助剤層１６の厚さは、好ましくは、１分子層程度の厚さである。このように密着助剤層１６の厚さを薄くするのは、基板１２と樹脂膜１４とを化学結合させるためである。
密着助剤層１６の厚さは、極めて薄く、例えば１０ｎｍより薄い。密着助剤層１６の厚さは、好ましくは、１分子層程度の厚さである。このように密着助剤層１６の厚さを薄くするのは、基板１２と樹脂膜１４とを化学結合させるためである。
マスク材堆積層１８は、樹脂膜１４の組成物と化学結合しないように設けられた層であり、後述する樹脂膜１４の一部にアッシング処理を行うときのマスクの成分が堆積した層である。マスク材堆積層１８は、基板１２の縁部に形成された樹脂膜１４と化学結合しないので、縁部に形成された樹脂膜１４に物理的な外力、例えば超音波振動を与えることにより、容易に上記縁部に形成された樹脂膜１４を除去することができる。
このような樹脂膜付基板１０は、基板１２の縁部に形成される樹脂膜１４は除去されるので、エッジビードの部分を除去することができる。したがって、一定の厚さの樹脂膜が安定的に形成される。
（樹脂膜形成方法）
以下、本実施形態の樹脂膜形成方法を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｄ）は、樹脂膜形成方法を説明する図である。図４は、本実施形態の樹脂膜形成方法のフローチャートである。
以下、本実施形態の樹脂膜形成方法を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｄ）は、樹脂膜形成方法を説明する図である。図４は、本実施形態の樹脂膜形成方法のフローチャートである。
まず、無機組成物、例えば石英を材質とする基板１２を用意し、スピンコート法を用いて密着助剤層１６を形成する（ステップＳ１０）。基板１２の厚さは、例えば０．５〜６．３５ｍｍの範囲である。例えば、スピンコータに載せた基板１２に対して、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を密着助剤として含む溶液を、例えば０．１〜１ｃｃ滴下して、スピンコータにより例えば３０００ｒｐｍの回転数で６０秒スピンコートを行う。これにより、図２（ａ）に示すような、厚さ数ｎｍの密着助剤層１６が形成される。
次に、密着助剤層１６の縁領域をアッシング処理する（ステップＳ２０）。具体的には、基板１２の上層として形成された密着助剤層１６に、基板１２の縁部に形成された密着助剤層１６の縁領域を除く内側領域に、図２（ｂ）に示すように、マスク２０を設け、プラズマアッシングを行う。
マスク２０は、例えば、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムが用いられる。マスク２０は、基板１２の縁部から例えば０．１〜１０ｍｍあけて密着助剤層１６に接触するように設けられる。マスク２０の厚さは、例えば１〜５ｍｍである。
マスク２０は、例えば、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムが用いられる。マスク２０は、基板１２の縁部から例えば０．１〜１０ｍｍあけて密着助剤層１６に接触するように設けられる。マスク２０の厚さは、例えば１〜５ｍｍである。
プラズマアッシングには、平行平板電極型プラズマ生成装置が用いられる。具体的には、プラズマアッシングでは、アルゴンガスと酸素ガスを例えば１：５の分圧比で混合し、例えば４５Ｐａの圧力状態で、例えば０．３ｋＷの電力を印加してプラズマを生成する。このプラズマによって生成される酸素ラジカルを利用し（アルゴンガスのみでも同様の効果が得られるため、樹脂への作用は酸素ラジカルに必ずしも限定されない。）、密着助剤層１６の縁領域を酸化処理する。処理時間は、例えば０．５〜１分である。
このプラズマアッシングにおいて、プラズマによってマスク２０の一部がスパッタリングされ、密着助剤層１６の縁領域に堆積する。これにより、図２（ｃ）に示すように、マスク材堆積層１８が形成される。マスク材堆積層１８は、縁領域にある密着助剤層１６が完全にアッシングされて除去される前に、残渣の密着助剤層１６の上にマスク材堆積層１８が形成されてもよい。
このプラズマアッシングにおいて、プラズマによってマスク２０の一部がスパッタリングされ、密着助剤層１６の縁領域に堆積する。これにより、図２（ｃ）に示すように、マスク材堆積層１８が形成される。マスク材堆積層１８は、縁領域にある密着助剤層１６が完全にアッシングされて除去される前に、残渣の密着助剤層１６の上にマスク材堆積層１８が形成されてもよい。
次に、マスク２０が取り除かれて、密着助剤層１６の上に樹脂膜１４を形成する（ステップＳ３０）。具体的には、図２（ｄ）に示すように、スピンコータ２２に基板１２が載せられて、樹脂を基板１２上に滴下してスピンコート法で樹脂膜１４が形成される。
例えば、樹脂膜１４として、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材を用いる場合、例えば、５〜４５質量％のフェノールノボラック樹脂を含む溶液を０．３〜６ｃｃ密着助剤層１６に適下して、２０００〜５０００ｒｐｍで２０秒スピンコートする。これにより、厚さ１．５〜２．５μｍの樹脂膜１４が形成される。
また、樹脂膜１４として、例えば、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材を用いる場合、例えば、５〜４０質量％のフェノールノボラック樹脂を含む溶液を０．３〜６ｃｃ密着助剤層１６に適下して、２０００〜５０００ｒｐｍで２０秒スピンコートする。これにより、厚さ１．５〜２．５μｍの樹脂膜１４が形成される。
こうして、図３（ａ）に示すような樹脂膜１４が形成される。
例えば、樹脂膜１４として、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材を用いる場合、例えば、５〜４５質量％のフェノールノボラック樹脂を含む溶液を０．３〜６ｃｃ密着助剤層１６に適下して、２０００〜５０００ｒｐｍで２０秒スピンコートする。これにより、厚さ１．５〜２．５μｍの樹脂膜１４が形成される。
また、樹脂膜１４として、例えば、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材を用いる場合、例えば、５〜４０質量％のフェノールノボラック樹脂を含む溶液を０．３〜６ｃｃ密着助剤層１６に適下して、２０００〜５０００ｒｐｍで２０秒スピンコートする。これにより、厚さ１．５〜２．５μｍの樹脂膜１４が形成される。
こうして、図３（ａ）に示すような樹脂膜１４が形成される。
次に、樹脂膜１４の硬化が行われる（ステップＳ４０）。具体的には、図３（ｂ）に示すように、ヒータの基台２４に、樹脂膜１４が形成された基板１２が載せられて、例えば、９０℃の温度で、例えば１．５分加熱された後、室温に冷却される。これにより、樹脂膜１４は溶材が取り除かれて固化する。この時、縁領域を除く、密着助剤層１６と接触する樹脂膜１４は密着助剤層１６の反応基を介して、基板１２と化学結合する。
こうして形成される樹脂膜１４は、図３（ｂ）に示すように基板１２の縁部に沿ってエッジビードが形成されている。
こうして形成される樹脂膜１４は、図３（ｂ）に示すように基板１２の縁部に沿ってエッジビードが形成されている。
次に、基板１２上に形成された樹脂膜１４に振動を与えて樹脂膜１４の縁領域が除去される（ステップＳ５０）。振動は、例えば樹脂膜に２８〜１００ｋＨｚの超音波振動を与えることが好ましい。より好ましくは、複数の周波数の振動を繰り返し与えることが好ましい。
具体的には、図３（ｃ）に示すように、基板１２ごと、水等の液体２６中に浸し、超音波を樹脂膜１４に加えることにより、化学結合されていない樹脂膜１４の縁領域を物理的に除去する。
例えば、超音波洗浄機の液体中の基板１２に浸し、所定の周波数の超音波を与える。所定の周波数は、例えば複数の周波数を含み、超音波を与えるとき、所定時間毎に周波数を順次変えながら、繰り返す。例えば、２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚ、１００ｋＨｚの3つの周波数の超音波が１０秒ずつ樹脂膜１４に順次繰り返しながら与えられ、合計１０分間超音波が印加される。すなわち、０〜１０秒では２８ｋＨｚの超音波が与えられ、１０〜２０秒では４５ｋＨｚの超音波が与えられ、２０〜３０秒では１００ｋＨｚの超音波が与えられ、３０〜４０秒では２８ｋＨｚの超音波が与えられ、４０〜５０秒では４５ｋＨｚの超音波が与えられ、これを繰り返す。このように複数の周波数の超音波を順次繰り返し与えることで、縁領域の樹脂膜１４を確実に除去することができる。
樹脂膜１４の縁領域を除去後、液体２６から取り出して乾燥させる。
こうして、図３（ｄ）に示すような基板１２に、エッジビードがない樹脂膜１４が形成され得る。
具体的には、図３（ｃ）に示すように、基板１２ごと、水等の液体２６中に浸し、超音波を樹脂膜１４に加えることにより、化学結合されていない樹脂膜１４の縁領域を物理的に除去する。
例えば、超音波洗浄機の液体中の基板１２に浸し、所定の周波数の超音波を与える。所定の周波数は、例えば複数の周波数を含み、超音波を与えるとき、所定時間毎に周波数を順次変えながら、繰り返す。例えば、２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚ、１００ｋＨｚの3つの周波数の超音波が１０秒ずつ樹脂膜１４に順次繰り返しながら与えられ、合計１０分間超音波が印加される。すなわち、０〜１０秒では２８ｋＨｚの超音波が与えられ、１０〜２０秒では４５ｋＨｚの超音波が与えられ、２０〜３０秒では１００ｋＨｚの超音波が与えられ、３０〜４０秒では２８ｋＨｚの超音波が与えられ、４０〜５０秒では４５ｋＨｚの超音波が与えられ、これを繰り返す。このように複数の周波数の超音波を順次繰り返し与えることで、縁領域の樹脂膜１４を確実に除去することができる。
樹脂膜１４の縁領域を除去後、液体２６から取り出して乾燥させる。
こうして、図３（ｄ）に示すような基板１２に、エッジビードがない樹脂膜１４が形成され得る。
このように、樹脂膜１４の形成方法では、マスク材堆積層１８を形成することにより、基板１２の縁部には、樹脂膜１４が物理的に堆積する領域が形成される。一方、縁部以外の部分には、密着助剤層１６を形成することにより、樹脂膜１４が基板１２と化学的に結合する領域が形成される。これにより、基板１２の縁部に堆積した樹脂膜１４は振動が与えられることにより、比較的容易に取り除かれる。
なお、マスク２０には、樹脂膜１４と化学結合しない材質が好適に用いられる。上記実施形態では、その一例として、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムが材質として用いられる。密着助剤としてＨＭＤＳを用いる場合、樹脂膜１４と化学結合しない点で、フッ素ゴムがより好ましい。（フッ素ゴムがシリコーンゴムより適している理由は明確ではない。なお、シリコーンゴムの場合も樹脂膜と化学結合はしないと考えられる。）
以上の方法により、図１に示す樹脂膜付基板１０が形成される。
なお、マスク２０には、樹脂膜１４と化学結合しない材質が好適に用いられる。上記実施形態では、その一例として、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムが材質として用いられる。密着助剤としてＨＭＤＳを用いる場合、樹脂膜１４と化学結合しない点で、フッ素ゴムがより好ましい。（フッ素ゴムがシリコーンゴムより適している理由は明確ではない。なお、シリコーンゴムの場合も樹脂膜と化学結合はしないと考えられる。）
以上の方法により、図１に示す樹脂膜付基板１０が形成される。
（実施例）
上記樹脂膜形成方法の効果について調べるために、樹脂膜付基板１０を作製した。
基板１２として厚さ６．３５ｍｍ、サイズ１４．５ｍｍ×１４．５ｍｍ（縦×横）の石英板を用いた。
密着助剤層１６として、ＨＭＤＳの溶液を、０．３ｃｃ滴下して、スピンコータにより３０００ｒｐｍの回転数で６０秒スピンコードを行った。これにより、厚さ数ｎｍの密着助剤層１６が形成された。
この後、フッ素ゴムからなるマスクを、基板１２の縁部を１．２ｍｍ空けて密着助剤層１６に載せてプラズマアッシャ（平行平板電極型プラズマ生成装置）を用いてアッシング処理をした。このとき、アルゴンガスと酸素ガスを１：５の分圧比で混合し、４５Ｐａの圧力状態で、０．３ｋＷの電力を印加してプラズマを生成した。処理時間は、０．５分とした。このとき、基板１２の縁部には、マスク材堆積層１８が形成された。
この後、マスク２０を取り除き、スピンコータ２２に基板１２を載せて、樹脂を基板上１２上に滴下してスピンコート法で樹脂膜１４を形成した。樹脂は、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材を用い、３８質量％のフェノールノボラック樹脂を含む溶液を０．３ｃｃ基板１２上に適下した。４０００ｒｐｍで２０秒スピンコートし、これにより、厚さ略２μｍの樹脂膜１４を形成した。
次に、樹脂膜１４の形成された基板１２をヒータの基台２４に載せて、９０℃の温度で１．５分加熱した後、室温に冷却した。これにより、縁領域を除く、密着助剤層１６と接触する樹脂膜１４は密着助剤層１６の反応基を介して、基板１２と化学結合した。
次に、樹脂膜１４と化学結合した基板１２を水中に浸し、超音波振動を与えて樹脂膜１４の縁領域を除去した。２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚ、１００ｋＨｚの3つの周波数の超音波を１０秒ずつ、合計２０分間、樹脂膜１４に順次繰り返しながら与えた。
この後、基板１２を水から取り出して乾燥した。
上記樹脂膜形成方法の効果について調べるために、樹脂膜付基板１０を作製した。
基板１２として厚さ６．３５ｍｍ、サイズ１４．５ｍｍ×１４．５ｍｍ（縦×横）の石英板を用いた。
密着助剤層１６として、ＨＭＤＳの溶液を、０．３ｃｃ滴下して、スピンコータにより３０００ｒｐｍの回転数で６０秒スピンコードを行った。これにより、厚さ数ｎｍの密着助剤層１６が形成された。
この後、フッ素ゴムからなるマスクを、基板１２の縁部を１．２ｍｍ空けて密着助剤層１６に載せてプラズマアッシャ（平行平板電極型プラズマ生成装置）を用いてアッシング処理をした。このとき、アルゴンガスと酸素ガスを１：５の分圧比で混合し、４５Ｐａの圧力状態で、０．３ｋＷの電力を印加してプラズマを生成した。処理時間は、０．５分とした。このとき、基板１２の縁部には、マスク材堆積層１８が形成された。
この後、マスク２０を取り除き、スピンコータ２２に基板１２を載せて、樹脂を基板上１２上に滴下してスピンコート法で樹脂膜１４を形成した。樹脂は、フェノールノボラック樹脂、感光剤、パーフルオロアルキル含有オリゴマー、２−へプタノン、１，４−ジオキサンを成分として含有する樹脂材を用い、３８質量％のフェノールノボラック樹脂を含む溶液を０．３ｃｃ基板１２上に適下した。４０００ｒｐｍで２０秒スピンコートし、これにより、厚さ略２μｍの樹脂膜１４を形成した。
次に、樹脂膜１４の形成された基板１２をヒータの基台２４に載せて、９０℃の温度で１．５分加熱した後、室温に冷却した。これにより、縁領域を除く、密着助剤層１６と接触する樹脂膜１４は密着助剤層１６の反応基を介して、基板１２と化学結合した。
次に、樹脂膜１４と化学結合した基板１２を水中に浸し、超音波振動を与えて樹脂膜１４の縁領域を除去した。２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚ、１００ｋＨｚの3つの周波数の超音波を１０秒ずつ、合計２０分間、樹脂膜１４に順次繰り返しながら与えた。
この後、基板１２を水から取り出して乾燥した。
図５（ａ）は、上記樹脂膜形成方法により形成された樹脂膜１４の表面の凹凸を計測した結果のグラフ図である。図５（ｂ）は、エッジビードを除去しない従来の方法で、基板に樹脂膜を形成したときの樹脂膜の表面の凹凸を計測した結果のグラフ図である。計測は、いずれの場合も、ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製Ｐ２２オートメーテッド・サーフェイス・プロファイラを用いた。
図５（ａ）および図５（ｂ）の計測結果を比較すれば明らかなように、上記樹脂膜形成方法で形成された樹脂膜は、基板１２の縁部では樹脂膜がきれいに取り除かれ、エッジビードが全く無い。しかも、樹脂膜の厚さは略一定であることがわかる。これに対して、図５（ｂ）では、基板の縁部（エッジ）では、高さ５μｍ程のエッジビードが形成されていることがわかる。
図５（ａ）および図５（ｂ）の計測結果を比較すれば明らかなように、上記樹脂膜形成方法で形成された樹脂膜は、基板１２の縁部では樹脂膜がきれいに取り除かれ、エッジビードが全く無い。しかも、樹脂膜の厚さは略一定であることがわかる。これに対して、図５（ｂ）では、基板の縁部（エッジ）では、高さ５μｍ程のエッジビードが形成されていることがわかる。
このように形成された樹脂膜１４は、例えば、パターンの形成に用いられる。具体的には、樹脂膜１４が、金型に押し当てられて金型のパターンが樹脂膜１４に転写されることにより、樹脂膜１４にパターンが形成される。あるいは、露光マスクを樹脂膜１４に密着させて樹脂膜１４を露光することにより、樹脂膜１４にパターンが形成される。
エッジビードを除去しない従来の方法では、図７（ａ），（ｂ）に示すように、エッジビードが存在するため、金型や露光マスクが樹脂膜と十分に接触しない。このため、樹脂膜１４は、精度高く、パターンが転写されない。あるいは、樹脂膜１４は、精度高く露光されない。
エッジビードを除去しない従来の方法では、図７（ａ），（ｂ）に示すように、エッジビードが存在するため、金型や露光マスクが樹脂膜と十分に接触しない。このため、樹脂膜１４は、精度高く、パターンが転写されない。あるいは、樹脂膜１４は、精度高く露光されない。
図６（ａ），（ｂ）は、図５（ａ），（ｂ）に示す樹脂膜をフォトリソグラフィにおけるレジストとして用いた場合に形成されるパターンの解像度の差異を示した図である。
図６（ａ）は、上記樹脂膜形成方法で形成された樹脂膜をレジストとして用いて形成されたパターンを示し、図６（ｂ）は、エッジビードを除去しない従来の方法で形成された樹脂膜をレジストとして用いて形成されたパターンを示す。
図６（ａ），（ｂ）を比較すればわかるように、図６（ｂ）における領域Ａにおいて、十分なパターンの解像度、すなわち精度が得られなかった。これは、上述したエッジビードの影響により、露光マスクが樹脂膜に密着せず、一部分において樹脂膜と露光マスクとの間に距離ができ、樹脂膜の表面に形成される露光パターンの解像度が低下したためである。
図６（ａ）は、上記樹脂膜形成方法で形成された樹脂膜をレジストとして用いて形成されたパターンを示し、図６（ｂ）は、エッジビードを除去しない従来の方法で形成された樹脂膜をレジストとして用いて形成されたパターンを示す。
図６（ａ），（ｂ）を比較すればわかるように、図６（ｂ）における領域Ａにおいて、十分なパターンの解像度、すなわち精度が得られなかった。これは、上述したエッジビードの影響により、露光マスクが樹脂膜に密着せず、一部分において樹脂膜と露光マスクとの間に距離ができ、樹脂膜の表面に形成される露光パターンの解像度が低下したためである。
以上、本実施形態の樹脂膜形成方法では、樹脂膜のエッジビードの領域に振動を与えて除去するので、均一な厚さの樹脂膜を形成することができる。また、樹脂膜１４の硬化後、エッジビードの形成されている縁領域を除去するので、均一な厚さを安定的に形成することができる。
また、樹脂膜をフォトリソグラフィにおけるレジストとして用いた場合、露光マスクに良好に密着するので、解像度の高い、すなわち精度の高いパターンを形成することができる。樹脂膜をナノインプリントリソグラフィにおける転写される基材として用いた場合、金型と良好に当接するので、精度の高いパターンを形成することができる。
また、マスク２０を用いて縁領域の密着助剤層１６を除去するので、基板１２の外形形状は、円形状、矩形形状等に限定されず、任意の形状の基板１２を用いることができる。
また、樹脂膜をフォトリソグラフィにおけるレジストとして用いた場合、露光マスクに良好に密着するので、解像度の高い、すなわち精度の高いパターンを形成することができる。樹脂膜をナノインプリントリソグラフィにおける転写される基材として用いた場合、金型と良好に当接するので、精度の高いパターンを形成することができる。
また、マスク２０を用いて縁領域の密着助剤層１６を除去するので、基板１２の外形形状は、円形状、矩形形状等に限定されず、任意の形状の基板１２を用いることができる。
以上の実施形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
基板に樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法であって、
無機組成物を主成分とする基板と前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させるための中間層を前記基板に形成し、
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートにより形成し、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去する、ことを特徴とする樹脂膜形成方法。
（付記１）
基板に樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法であって、
無機組成物を主成分とする基板と前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させるための中間層を前記基板に形成し、
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートにより形成し、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去する、ことを特徴とする樹脂膜形成方法。
（付記２）
前記中間層の前記縁領域の除去処理を行うとき、前記縁領域を除く領域をマスクで覆い、前記縁領域に対してアッシング処理を行う、付記１に記載の樹脂膜形成方法。
前記中間層の前記縁領域の除去処理を行うとき、前記縁領域を除く領域をマスクで覆い、前記縁領域に対してアッシング処理を行う、付記１に記載の樹脂膜形成方法。
（付記３）
前記アッシング処理を行うとき、前記アッシング処理に用いた前記マスクの材料成分の堆積層が、前記縁領域に形成される、付記２に記載の樹脂膜形成方法。
前記アッシング処理を行うとき、前記アッシング処理に用いた前記マスクの材料成分の堆積層が、前記縁領域に形成される、付記２に記載の樹脂膜形成方法。
（付記４）
前記マスクの材料成分の堆積層は、前記樹脂膜と化学結合しない成分を含む、付記３に記載の樹脂膜形成方法。
前記マスクの材料成分の堆積層は、前記樹脂膜と化学結合しない成分を含む、付記３に記載の樹脂膜形成方法。
（付記５）
前記中間層は、シランカップリング剤であり、前記マスクの材料は、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムである、付記２〜４のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法。
前記中間層は、シランカップリング剤であり、前記マスクの材料は、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムである、付記２〜４のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法。
（付記６）
前記樹脂膜の縁領域を除去するとき、前記樹脂膜に２８〜１００ｋＨｚの超音波振動を与える、付記１〜５のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法。
前記樹脂膜の縁領域を除去するとき、前記樹脂膜に２８〜１００ｋＨｚの超音波振動を与える、付記１〜５のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法。
無機組成物を主成分とする基板と、前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させるための中間層を前記基板に形成し、
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートし、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去し、
前記縁領域を除去した前記樹脂膜を金型に押し当て金型のパターンを転写することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、あるいは、露光マスクを前記樹脂膜に密着させて前記樹脂膜を露光することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、ことを特徴とするパターン形成方法。
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートし、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去し、
前記縁領域を除去した前記樹脂膜を金型に押し当て金型のパターンを転写することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、あるいは、露光マスクを前記樹脂膜に密着させて前記樹脂膜を露光することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、ことを特徴とするパターン形成方法。
以上、本発明の樹脂膜形成方法およびパターン形成方法について詳細に説明したが、本発明の樹脂膜形成方法およびパターン形成方法は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
１０ 樹脂膜付基板
１２ 基板
１４ 樹脂膜
１６ 密着助剤層
１８ マスク材堆積層
２０ マスク
２２ スピンコータ
２４ 基台
２６ 液体
１２ 基板
１４ 樹脂膜
１６ 密着助剤層
１８ マスク材堆積層
２０ マスク
２２ スピンコータ
２４ 基台
２６ 液体
Claims (7)
- 基板に樹脂膜を形成する樹脂膜形成方法であって、
無機組成物を主成分とする基板と前記基板に形成しようとする樹脂膜との間を化学結合させるための中間層を前記基板に形成し、
前記基板に対して、前記基板の縁部に形成された前記中間層の縁領域の除去処理を行い、
前記除去処理の行われた前記基板に樹脂膜をスピンコートにより形成し、
前記樹脂膜を前記基板と化学結合させて硬化させ、
硬化した前記樹脂膜に振動を与えることにより、前記基板の縁部に形成された前記樹脂膜の縁領域を除去する、ことを特徴とする樹脂膜形成方法。 - 前記中間層の前記縁領域の除去処理を行うとき、前記縁領域を除く領域をマスクで覆い、前記縁領域に対してアッシング処理を行う、請求項１に記載の樹脂膜形成方法。
- 前記アッシング処理を行うとき、前記アッシング処理に用いた前記マスクの材料成分の堆積層が、前記縁領域に形成される、請求項２に記載の樹脂膜形成方法。
- 前記マスクの材料成分の堆積層は、前記樹脂膜と化学結合しない成分を含む、請求項３に記載の樹脂膜形成方法。
- 前記中間層は、シランカップリング剤であり、前記マスクの材料は、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムである、請求項２〜４のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法。
- 前記樹脂膜の縁領域を除去するとき、前記樹脂膜に２８〜１００ｋＨｚの超音波振動を与える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂膜形成方法で形成された前記樹脂膜を、金型に押し当て金型のパターンを転写することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、あるいは、露光マスクを前記樹脂膜に密着させて前記樹脂膜を露光することにより、前記樹脂膜にパターンを形成する、ことを特徴とするパターン形成方法。
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