JP2013108034A - 被膜形成材料及びパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分、及び重合開始剤を含み、炭素−炭素不飽和結合を有する化合物として、炭素−炭素不飽和結合のほか、アルコキシ基が結合しないケイ素原子を有するケイ素化合物を含む被膜形成材料2が提供される。このような被膜形成材料2を基板1上に形成し、モールド3を押し当て、モールド3の反転パターン3bを転写した被膜2aを形成し、モールド3を被膜2aから引き離す(離型)。上記ケイ素化合物を含む被膜形成材料2を用いることで、離型の際、モールド3への被膜2aの付着が抑制される。
【選択図】図2
Description
インプリント法では、まず、所定のステージ10にセットした基板1上に、被膜形成材料2が塗布等の方法で設けられる(図1,図2(A))。そして、基板1上の被膜形成材料2に、その被膜形成材料2が軟性を示す状態で、所定の凹凸パターン3aを設けたモールド3を押し当て、被膜形成材料2にモールド3の凹凸パターン3aの反転パターン3bを転写する(図1,図2(B))。その後、熱や光のエネルギー(便宜上、図2(C)に矢印で図示)を利用して被膜形成材料2を硬化させることで、モールド3の凹凸パターン3aの反転パターン3bが形成された被膜2aが基板1上に形成される(図1,図2(C))。被膜2aの形成後、モールド3は、基板1上の被膜2aから引き離される(離型)(図1,図2(D))。
基板1上に形成された被膜2aは、モールド3の反転パターン3bが転写された永久膜として使用したり、或いは、基板1に対してエッチング等の加工を行う際のマスクとして使用したりすることができる。
まず第1の方法として、基板1と被膜2a(或いは被膜形成材料2)との密着性を向上させ、モールド3への被膜2aの付着を抑制する方法が挙げられる。一般的な半導体装置製造分野においても、被膜の基板密着性を向上させるため、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)等のシランカップリング剤による基板表面処理が行われる場合がある。この技術をインプリント法にも利用し、被膜2aを形成する基板1の表面に対し、同様のシランカップリング剤による表面処理を行う方法である。
例えば、被膜形成材料2から形成される被膜2と基板1との密着性を高めるため、被膜形成材料2を形成する前に、図3(A)のように、基板1の表面に対し、HMDS等で表面処理層1cを形成する処理を行っておく。また、被膜2aからのモールド3の離型性を高めるため、被膜形成材料2に押し当てる前に、図3(B)のように、モールド3の凹凸パターン3a側の表面に対し、トリメチルシリルジメチルアミド(TMSDMA)等で表面処理層3cを形成する処理を行っておく。
まず、被膜形成材料の一例について説明する。
また、第1成分として含まれるケイ素化合物としては、例えば、次式(3)で表されるケイ素化合物を用いることもできる。
上記の式(1),(2)で表されるケイ素化合物、又は上記の式(3),(4)で表されるケイ素化合物は、被膜形成材料の第1成分として、1種単独で用いても、複数種を組み合わせて用いてもよい。被膜形成材料に第1成分として含まれるケイ素化合物の分子量は、ポリスチレン換算で100〜30000の範囲であることが好ましく、100〜10000の範囲であることがより好ましい。ケイ素化合物の分子量が100より小さいと、硬化後に十分な被膜特性(機械的強度等)が得られない可能性があり、また分子量が30000より大きいと、粘度が高くなることで塗布性が低下する可能性があるためである。
また、被膜形成材料は、第4成分として、上記の第1〜第3成分(ケイ素化合物、重合開始剤及びモノマ成分)、及び後述するその他の成分(含まれる場合)といった他成分を溶解する溶媒を含む。溶媒は、第1〜第3成分や後述するその他の成分が常温で固体であって、それらを混合した際にその混合物に固形分があって溶液状にならない場合に、固形分を溶解し、塗布膜を形成できるようにするものである。また、混合物が溶液状であっても、粘度が高く、目的の膜厚に塗布が難しい場合にも、希釈する目的で溶媒を用いることができる。
インプリント法によるパターン形成では、まず基板上に被膜形成材料を、ディップコート法、スプレー法、スピンコート法等の塗布法を用いて塗布する。膜厚の均一さの観点からは、スピンコート法が好ましい。
〔実施例1〕
<光インプリント用被膜形成材料の調製>
被膜形成材料として、光インプリント用の被膜形成材料、及びその比較材料を調整した。表1に、評価に用いた光インプリント用被膜形成材料A〜D、及び被膜形成材料(比較材料)E〜Hの組成(成分)を示す。尚、表1の数値は、含有される各成分の重量部を表している。
まず、基板となる6インチウエハに、HMDSをスピンコーティングした後、110℃のホットプレートで2分間ベーキングを行い、被膜の密着性を高めるための表面処理を行った。次いで、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hを、表面処理後の基板上に、スピンコーティングによって膜厚3μmで形成(成膜)した。第4成分の溶媒であるポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を含む被膜形成材料D及び比較材料Hについては、塗布後に110℃のホットプレートで1分間ベーキングを行った。
1μm、2μm、3μm、5μmのライン・アンド・スペース(L&S)の凹凸パターンを形成した石英製モールドを用意し、まずエタノールで凹凸パターン側の表面を洗浄し、90℃のホットプレートで1分間ベーキングを行った後、放冷した。次いで、そのモールドを、TMSDMAの飽和雰囲気中に1時間放置し、110℃のホットプレートで1分間ベーキングを行い、モールドの表面処理(離型処理(撥水処理))とした。
<インプリント>
離型処理を行ったモールド、並びに被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hを形成した基板(6インチウエハ)を、所定のインプリント装置にそれぞれセットした。そして、−25kPa以下に減圧しながら、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hに、圧力500Nでモールドを押し付け、波長375±5nmのLED(Light Emitting Diode)ランプで1分間露光した。この露光により、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hを硬化した。露光後、加圧を止めてモールドを上方に引き離し、モールドに形成したL&Sパターンが転写され、各被膜形成材料A〜D及び比較材料E〜Hから形成された被膜を得た。
<パターン欠損及びモールド付着の評価>
上記の実施例1で得た基板上の被膜に形成されたパターンの剥がれ(パターン欠損)、用いたモールドの表面への被膜の付着(モールド付着)を、光学顕微鏡で観察した。結果を表2に示す。
被膜形成材料A及び比較材料Eについて、繰り返し連続してインプリントを行った場合のモールド付着の評価を行った。結果を表3に示す。
(付記1) 炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む
ことを特徴とする被膜形成材料。
ことを特徴とする付記1に記載の被膜形成材料。
(付記3) 前記ケイ素化合物は、式(10)
ことを特徴とする付記1に記載の被膜形成材料。
(付記4) 前記化合物として、ケイ素原子を含まず、且つ、炭素−炭素不飽和結合を有するモノマを含むことを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の被膜形成材料。
(付記6) 前記重合開始剤は、エネルギービームの照射によって前記化合物の重合反応を開始させることを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の被膜形成材料。
(付記8) 基板上に被膜形成材料を形成する工程と、
形成された前記被膜形成材料に、凹凸パターンを有するモールドを押し当て、前記凹凸パターンの反転パターンを形成する工程と、
前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料を用い、前記反転パターンを有する被膜を形成する工程と、
形成された前記被膜から前記モールドを引き離す工程と
を含み、
前記基板上に形成される前記被膜形成材料は、
炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む
ことを特徴とするパターン形成方法。
前記重合反応によって前記被膜が形成される
ことを特徴とする付記8に記載のパターン形成方法。
前記エネルギービームを照射する際には、前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料に前記モールドを通して前記エネルギービームを照射する
ことを特徴とする付記9に記載のパターン形成方法。
1c 表面処理層
2 被膜形成材料
2a 被膜
3 モールド
3a 凹凸パターン
3b 反転パターン
3c 表面処理層
10 ステージ
Claims (7)
- 炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む
ことを特徴とする被膜形成材料。 - 前記化合物として、ケイ素原子を含まず、且つ、炭素−炭素不飽和結合を有するモノマを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の被膜形成材料。
- 前記化合物及び前記重合開始剤が溶解する溶媒を更に含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の被膜形成材料。
- 前記重合開始剤は、エネルギービームの照射によって前記化合物の重合反応を開始させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の被膜形成材料。
- 基板上に被膜形成材料を形成する工程と、
形成された前記被膜形成材料に、凹凸パターンを有するモールドを押し当て、前記凹凸パターンの反転パターンを形成する工程と、
前記反転パターンが形成された前記被膜形成材料を用い、前記反転パターンを有する被膜を形成する工程と、
形成された前記被膜から前記モールドを引き離す工程と
を含み、
前記基板上に形成される前記被膜形成材料は、
炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を含む成分と、
前記化合物の重合反応を開始させる重合開始剤と
を含み、
前記化合物として、炭素−炭素不飽和結合と、アルコキシ基が結合しないケイ素原子とを有するケイ素化合物を含む
ことを特徴とするパターン形成方法。
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