JP2022041588A - 成形装置、成形方法、およびテンプレート - Google Patents
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Abstract
【課題】基板を平坦化する装置において、量産性と高度な平坦化を両立させた成形装置、成形方法、テンプレートを提供すること。【解決手段】基板上に配置された硬化性組成物にテンプレートを接触させ、該硬化性組成物を硬化させる成形装置であって、前記テンプレートが、前記硬化性組成物と接触する接触面において、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）２０ｎｍ以下の平坦被覆層を有することを特徴とする成形装置。【選択図】図３
Description
本発明は、基板の平坦化に貢献する成形方法、成形装置、これに用いるテンプレートに関する。
半導体デバイス製造のためのフォトリソグラフィにおいては、基板を平坦化する工程が必要とされる。国際半導体ロードマップ（ＩＴＲＳ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）において、基板の平坦性に関して、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）の値を最小線幅と同等または、最小線幅以下にする必要があるとしている。ここでＳＦＱＲとは、ウエハの平坦度を表すパラメータである。ウエハ表面の所定領域（通常はスキャナーのスリットサイズ：２６×８（ｍｍ２））において、数学的に求められた最小２乗平面からのウエハ表面の凹凸振幅として定義される。
半導体デバイス製造において、最も一般的な平坦化技術は、化学的および機械的研磨（ＣＭＰ）である。主に金属や誘電体のような硬い材料を平坦化するために開発されたＣＭＰにはいくつかの欠点がある。例えば、有機化合物のような柔らかい材料にＣＭＰを適用するためには、高価で厳密なプロセス制御が必要となり、実用は困難である。また、数μｍより幅広い凹部においては、研磨によるへこみが発生するという問題も生じる。
先に述べた半導体デバイス製造のためのフォトリソグラフィ工程における最先端技術としては、ＥＵＶ露光やナノインプリントがあげられ、数十ｎｍ以下の最小線幅のパターン線幅が求められている。そのため、数十ｎｍ以下の平坦性がもとめられている。
ＣＭＰ以外の平坦化技術として、インプリント方式を用いたものが、特許文献１に提案されている。平坦化を必要とする基板の第１面とテンプレートの間に重合可能なインプリント材料（硬化性組成物）を配置した状態で硬化させ、テンプレートを硬化物から離す（離型する）ことで基板上に平坦面を有する硬化膜を形成するものである。インプリント材料の基板への付与には、インプリント材料の液滴を所望の位置に吐出（ディスペンス）するインクジェット技術が用いられる。基板上に吐出される液滴のパターン（液滴パターン）は、第１面の表面凹凸に依存してオンデマンドに変更する。そのため、第一面の表面凹凸に関係なく一律に平坦化工程を行うＣＭＰなどと比較し、基板の微細な凹凸の影響を受けずに高精度な平坦性を得ることができる。
インプリント方式による平坦化においては、インプリント材料と直接接触させるテンプレート接触面の平坦性が成形後の基板の平坦性に大きな影響を与える。
しかし、テンプレートの平坦性が高くても、インプリント材との離型性が悪ければ、テンプレートの剥離（離型）のために大きな力が必要となるばかりか、離型後の基板の表面あるいはテンプレートの表面がそれぞれ損傷してしまい、量産化に際して所望の平坦性が確保できなくなる可能性がある。
そこで、本発明は、平坦性を確保しつつ離型力が低減されたテンプレートを用いて、生産性高く基板上に平坦面を成形する成形装置を提供することを目的とする。
上記課題に鑑み、本発明に係る成形装置は、基板上に配置された硬化性組成物にテンプレートを接触させ、該硬化性組成物を硬化させる成形装置であって、前記テンプレートが、前記硬化性組成物と接触する接触面において、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）２０ｎｍ以下の平坦被覆層を有することを特徴とする。
本発明によれば、量産性と高度な平坦度を両立したテンプレート、及び前記テンプレートを用いた成形装置及び成形方法を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
（成形装置の構成）
図１は、成形装置１００の構成を示す概略図である。成形装置１００は、平坦面を有するテンプレート１５を用いて基板１１上の硬化性組成物を成形する成形装置で具現化され、本実施形態では、基板上の硬化性組成物を平坦化する。
図１は、成形装置１００の構成を示す概略図である。成形装置１００は、平坦面を有するテンプレート１５を用いて基板１１上の硬化性組成物を成形する成形装置で具現化され、本実施形態では、基板上の硬化性組成物を平坦化する。
成形装置１００は、基板上の硬化性組成物とテンプレートとを接触させた状態で組成物を硬化させ、硬化した組成物とテンプレートを引き離すことで基板上に組成物の大局的又は局所的な平坦面を形成する。
基板は、シリコンウエハが代表的な基材であるが、これに限定されるものではない。基板１１は、アルミニウム、チタン－タングステン合金、アルミニウム－ケイ素合金、アルミニウム－銅－ケイ素合金、酸化ケイ素、チッ化ケイ素等の半導体デバイス用基板として知られているものの中からも任意に選択することができる。なお、基板１１には、シランカップリング処理、シラザン処理、有機薄膜の成膜、等の表面処理により密着層を形成し、硬化性組成物との密着性を向上させた基板を用いてもよい。なお、基板１１は、典型的には、直径３００ｍｍの円形であるが、これに限定されるものではない。
テンプレート１５としては、光照射工程を考慮して光透過性の材料で構成されたテンプレートを用いるとよい。テンプレート１５を構成する材料の材質としては、具体的には、ガラス、石英、ポリカーボネート樹脂等の光透明性樹脂、透明金属蒸着膜、ポリジメチルシロキサン等の柔軟膜、光硬化膜、金属膜等が好ましい。なお、テンプレート１５は、３００ｍｍよりも大きく、５００ｍｍよりも小さい直径の円形が好ましいが、これに限られない。また、テンプレート１５の厚さは、好適には、０．２５ｍｍ以上２ｍｍ未満であるが、これに限られない。
硬化性組成物としては、光照射工程を考慮してＵＶ硬化性液体の組成物を用いるとよい。典型的にはアクリレートやメタクリレートのモノマーなどを用いてもよい。
成形装置１００は、基板チャック１２、基板ステージ１３、ベース定盤４、支柱５、天板６、ガイドバープレート７、ガイドバー８、テンプレート駆動部９、支柱１０、テンプレートチャック１６、ヘッド１７と、アライメント棚１８を有する。また、成形装置１００は、液滴供給部２０、オフアクシスアライメント（ＯＡ）スコープ２１、基板搬送部２２、アライメントスコープ２３、光源２４、ステージ駆動部３１、テンプレート搬送部３２、制御部２００を有する。
基板チャック１２及び基板ステージ１３は、基板１１を保持する基板保持部を構成し、テンプレートチャック１６及びヘッド１７は、テンプレート１５を保持するテンプレート保持部を構成する。ここでは、水平面をＸＹ平面とし、鉛直方向をＺ軸方向とするようにＸＹＺ座標系が定義されている。
平坦化処理対象の基板１１は、搬送ハンドなどを含む基板搬送部２２によって、平坦化装置１００の外部やウエハが格納された格納箱から搬入され、基板チャック１２に保持される。基板ステージ１３は、ベース定盤４に支持され、基板チャック１２に保持された基板１１を所定の位置に位置決めするために、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。
ステージ駆動部３１は、例えば、リニアモータやエアシリンダなどを含み、基板ステージ１３を少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する（移動させる）が、基板ステージ１３を２軸以上の方向（例えば、６軸方向）に駆動する機能を有していてもよい。また、ステージ駆動部３１は、回転機構を含み、基板チャック１２および基板ステージ１３をＺ軸方向に平行な軸周りに回転駆動する（回転させる）。
テンプレート１５は、搬送ハンドなどを含むテンプレート搬送部３２によって、成形装置１００の外部やテンプレートが格納された格納箱から搬入され、テンプレートチャック１６に保持される。テンプレート１５は、例えば、円形又は四角形の外形を有し、下面に平面部を含む。平面部は、基板上の硬化性組成物に接触して基板１１の表面形状に倣うような剛性を有する。平面部は、基板１１と同じ大きさ、又は、基板１１よりも大きい大きさを有する。
テンプレートチャック１６は、ヘッド１７に支持され、テンプレート１５のＺ軸周りの傾きを補正する機能を有する。テンプレートチャック１６及びヘッド１７のそれぞれは、光源２４からコリメータレンズを介して照射される光（紫外線）を通過させる開口を含む。また、テンプレートチャック１６又はヘッド１７には、基板上の硬化性組成物に対するテンプレート１５の押し付け力（押印力）を計測するためのロードセルが配置されている。このようなテンプレートチャック１６は、テンプレート１５を吸着保持することができ、具体的には、静電引力によってテンプレート１５の吸着保持を行う静電チャック機構や、真空吸引力によってテンプレート１５の真空チャック機構などを用いることができる。本実施形態においては、静電チャック機構の例を用いて説明を行う。
ベース定盤４には、天板６を支持する支柱５が配置されている。ガイドバー８は、天板６を貫通し、一端がガイドバープレート７に固定され、他端がヘッド１７に固定される。
テンプレート駆動部９は、ガイドバー８を介して、ヘッド１７をＺ軸方向に駆動して、テンプレートチャック１６に保持されたテンプレート１５を基板上の硬化性組成物に接触させたり、基板上の硬化性組成物から引き離したりする機構である。また、テンプレート駆動部９は、ヘッド１７をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する（移動させる）機能、及び、テンプレートチャック１６又はヘッド１７をＺ軸方向に平行な軸周りに回転駆動する機能、さらにテンプレートチャック１６及びヘッド１７をＹ軸方向に回動可能な機能を有する。すなわちステージ駆動部３１とテンプレート駆動部９とによって、平坦化処理の際にテンプレートチャック１６によって保持されるテンプレート１５と基板チャック１２によって保持される基板１１との相対位置が調整されるように、制御部２００によって制御される。
アライメント棚１８は、支柱１０を介して天板６に懸架される。アライメント棚１８には、ガイドバー８が貫通している。また、アライメント棚１８には、例えば、斜入射像ずれ方式を用いて、基板チャック１２に保持された基板１１の高さ（平坦度）を計測するための高さ計測系（不図示）が配置されている。
ＯＡスコープ２１は、アライメント棚１８に支持される。ＯＡスコープ２１は、基板１１の複数のショット領域に設けられたアライメントマークを検出し、複数のショット領域のそれぞれの位置を決定するグローバルアライメント処理に用いられる。
アライメントスコープ２３は、基板ステージ１３に設けられた基準マークと、テンプレート１５に設けられたアライメントマークとを観察するための光学系及び撮像系を含む。但し、テンプレート１５にアライメントマークが設けられていない場合には、アライメントスコープ２３がなくてもよい。アライメントスコープ２３は、基板ステージ１３に設けられた基準マークと、テンプレート１５に設けられたアライメントマークとの相対的な位置を計測し、その位置ずれを補正するアライメントに用いられる。アライメントスコープ２３によってテンプレート１５と基板ステージ１３との位置関係を求め、ＯＡスコープ２１によって基板ステージ１３と基板１１との位置関係を求めることで、テンプレート１５と基板１１との相対的なアライメントを行うことができる。
液滴供給部２０は、基板１１に未硬化（液状）の硬化性組成物を吐出する吐出口（ノズル）を含むディスペンサで構成され、基板上に硬化性組成物の液滴を滴下して配置（供給）する。液滴供給部２０は、例えば、ピエゾジェット方式やマイクロソレノイド方式などを採用し、基板上に微小な容積の液滴状の硬化性組成物を供給することができる。また、液滴供給部２０における吐出口の数は、限定されるものではなく、１つ（シングルノズル）であってもよいし、１００を超えてもよい。即ち、リニアノズルアレイでもよいし、複数のリニアノズルアレイを組み合わせてもよい。
制御部２００は、ＣＰＵや他のプロセッサ、ＦＰＧＡなどの処理部や、メモリなどの記憶部を含み、成形装置１００の全体を制御する。制御部２００は、成形装置１００の各部を統括的に制御して平坦化処理を行う処理部として機能する。ここで、平坦化処理とは、テンプレート１５の平坦面を基板上の硬化性組成物に接触させて平坦面を基板１１の表面形状に倣わせることで硬化性組成物を平坦化する処理である。なお、平坦化処理は、一般的には、ロット単位で、即ち、同一のロットに含まれる複数の基板のそれぞれに対して行われる。
（平坦化の処理方法）
次に、図２（ａ）乃至図２（ｃ）を参照して、一般的に行われる平坦化処理について概要を説明する。ここでは、基板全面上に硬化性組成物を滴下して、その硬化性組成物とテンプレートを接触させて、硬化性組成物を平坦化させる処理について説明するが、基板の一部の領域上の硬化性組成物とテンプレートを接触させて、硬化性組成物を平坦化させてもよい。
次に、図２（ａ）乃至図２（ｃ）を参照して、一般的に行われる平坦化処理について概要を説明する。ここでは、基板全面上に硬化性組成物を滴下して、その硬化性組成物とテンプレートを接触させて、硬化性組成物を平坦化させる処理について説明するが、基板の一部の領域上の硬化性組成物とテンプレートを接触させて、硬化性組成物を平坦化させてもよい。
まず、図２（ａ）に示すように、下地パターンが形成されている基板１１に対して、液滴供給部２０から硬化性組成物ＩＭの複数の液滴をオンデマンドに滴下する。図２（ａ）は、基板上に硬化性組成物ＩＭを供給し、テンプレート１５を接触させる前の状態を示している。次いで、図２（ｂ）に示すように、基板上の硬化性組成物ＩＭとテンプレート１５の平面部１５ａとを接触させる。
図２（ｂ）は、テンプレート１５の平面部１５ａが基板上の硬化性組成物ＩＭにすべて接触し、テンプレート１５の平面部１５ａが基板１１の表面形状に倣った状態を示している。そして、図２（ｂ）に示す状態で、光源２４から、テンプレート１５を介して、基板上の硬化性組成物ＩＭに光を照射して硬化性組成物ＩＭを硬化させる。
次に、図２（ｃ）に示すように、基板上の硬化した硬化性組成物ＩＭからテンプレート１５を引き離す。これにより、基板１１の全面で均一な厚みの硬化性組成物ＩＭの平坦化層を形成することができる。図２（ｃ）は、基板上に硬化性組成物ＩＭの平坦化層が形成された状態を示している。このような平坦化処理を行う際、大面積のテンプレート１５と基板１１全面の硬化性組成物とを接触させてから、当該全面において引きはがすことは困難である。接触面積が大きければ大きいほど引きはがすのに要する力（離型力）大きくなる。離型力が大きくなると離型動作自体を正常に行うことができなかったり、基板上に形成されているパターンの破損が発生したり、基板上の硬化性組成物が正常に平坦化されなかったりする可能性がある。
本発明者らの検討の結果、硬化性組成物と接触させるテンプレート表面に平坦被覆層を形成することで、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）の値が２０ｎｍ以下の表面を形成することができ、且つ硬化後の離型力を低減することが可能となることを見出した。
特にＣｙｔｏｐなどに代表されるフッ素樹脂を平坦被覆層に用いることで、テンプレート基材の表面のＳＦＱＲが２０ｎｍ以上であったとしても、塗布などによってＳＦＱＲが２０ｎｍ以下のテンプレート表面を容易に形成することができるだけでなく、剥離の際の離型力も大幅に低減することができる。これにより、離型時の基板からの剥がれなどを効果的に抑え、テンプレートの平坦性を反映した基板表面を安定的に成形することができる。
テンプレート１５の平坦性は重要であり、本発明においては、ＳＦＱＲの値が２０ｎｍ以下であることが必要であるが、より好ましくは１０ｎｍ以下を満たすように製造されることが好ましい。
（テンプレートの構成）
図３は、テンプレート１５の構成を示す概略図である。テンプレート１５は、平坦な表面１５ｃを有するテンプレート基板１５ｄを含むことができる。表面１５ｃは、凹部および凸部を有しておらず、ブランクと呼ぶことができる。表面１５ｃは、基板１１の面積の少なくとも９０％の面積を有することができ、基板１１と同じまたはそれより大きい面積を有することができる。一実施形態では、該表面の面積は、少なくとも２８０ｃｍ２、少なくとも７００ｃｍ２、少なくとも１，１００ｃｍ２、またはそれより大きく、および別の実施形態では、表面積は最大３１，５００ｃｍ２でありうる。
図３は、テンプレート１５の構成を示す概略図である。テンプレート１５は、平坦な表面１５ｃを有するテンプレート基板１５ｄを含むことができる。表面１５ｃは、凹部および凸部を有しておらず、ブランクと呼ぶことができる。表面１５ｃは、基板１１の面積の少なくとも９０％の面積を有することができ、基板１１と同じまたはそれより大きい面積を有することができる。一実施形態では、該表面の面積は、少なくとも２８０ｃｍ２、少なくとも７００ｃｍ２、少なくとも１，１００ｃｍ２、またはそれより大きく、および別の実施形態では、表面積は最大３１，５００ｃｍ２でありうる。
表面１５ｃは、円形、楕円形、長方形（正方形を含む）、六角形などを含む二次元形状を有することができる。表面１５ｃは、後に説明する保護層１５ｂで改善可能ではあるが好ましくは、テンプレート基板１５ｄの表面１５ｃのＳＦＱＲが平坦化後の次工程での最小線幅以下のＳＦＱＲを有する。具体的には、２０ｎｍ以下、好ましくは、１０ｎｍ以下である必要がある。周囲端部に近すぎると精度よい測定が困難なため、外周端から３ｍｍの領域が除外（エッジ除外）された測定値が使用されうる。
テンプレート基板１５ｄは、硬化性組成物を硬化させるために使用される放射線に対して少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％の透過率を有する。テンプレート基板１５ｄは、ガラス系材料、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、フルオロカーボンポリマー、サファイア、スピネル、他の類似の材料、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。ガラス系材料は、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリバリウムケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、石英、合成溶融シリカなどを含むことができる。テンプレート基板１５ｄは、２５μｍから２０００μｍの範囲の厚さを有することができる。
テンプレート基板１５ｄの表面１５ｃは、平坦被覆層である保護層１５ｂによって覆われることができる。
保護層１５ｂは、テンプレート基板１５ｄ上に形成され、平坦化後の次工程での最小線幅以下のＳＦＱＲを有する表面１５ａを有する。具体的には、２０ｎｍ以下、好ましくは、１０ｎｍ以下である。ＳＦＱＲは、厚さ・形状測定装置を用いて決定することができる。ＳＦＱＲは、基板表面のある領域（通常はスキャナーのスリットサイズ：２６×８（ｍｍ２））において、数学的に求められた最小２乗平面からの基板表面の凹凸振幅として定義される。
ＳＦＱＲは、厚さ・形状測定装置（ＬＧＷ－３０２０ＦＥ、コベルコ科研社製）を用いて計測することができる。
一実施形態では、中心を含む領域の代表量が測定値として使用されうる。例えば、直径３００ｍｍの基板１１に対しては、表面１５ａのＳＦＱＲについての測定値は、中心部とエッジ除外領域との間の任意の位置で取得されうる。
一実施形態では、ＳＦＱＲは表面１５ａの接触領域に対するものであってもよく、接触領域は接触動作中にテンプレート１５が硬化性組成物ＩＭと接触する領域である。一実施形態では、保護層１５ｂの表面１５ａのＳＦＱＲは、最大で平坦化後の次工程の最小線幅、最大で２０ｎｍ、または、最大で１０ｎｍ、最大で４ｎｍである。
本実施形態で後に説明されるように、保護層１５ｂは、テンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲを改善するように形成される。保護層１５ｂは、テンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲ測定値をもとに、膜厚を調整する。テンプレート基板表面１５ｃが十分なＳＦＱＲを満たす場合においても、ＳＦＱＲが維持または、改善される。
更には、保護層１５ｂは、テンプレート基板１５ｄの表面１５ｃの表面粗さＲａ以下の表面粗さＲａを有する表面１５ａを有する。表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡を用いて決定することができる。測定値が周囲に近すぎるため、３ｍｍのエッジ除外が使用されうる。
表面粗さＲａは、測定値の中央値でありうる。一実施形態では、中心を含む領域の代表量が測定値として使用されうる。例えば、直径３００ｍｍの基板１１に対しては、保護層１５ｂの表面粗さＲａについての測定値は、中心部とエッジ除外領域との間の任意の位置で取得されうる。
一実施形態では、表面粗さＲａは表面１５ａの接触領域に対するものであってもよく、接触領域は接触動作中にテンプレート１５が硬化性組成物ＩＭと接触する領域である。一実施形態では、保護層１５ｂの表面１５ａの表面粗さＲａは、最大で１ｎｍ、最大で０．５ｎｍ、または、最大で０．２ｎｍであり、別の実施形態では、閾値は少なくとも０．１ｎｍである。
また、保護層１５ｂは、テンプレート１５と基板との間にパーティクルがトラップされ、テンプレート基板１５ｄの表面１５ｃが引っかかれる可能性を低減するのに役立つ。保護層１５ｂを除去することができ、新しい保護層をテンプレート基板１５ｄの表面１５ｃの上に形成することができる。保護層１５ｂは、テンプレート１５のテンプレート基板１５ｄの寿命を延ばすことを助けることができる。
一実施形態では、保護層１５ｂは、主にはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）や非晶質フッ素樹脂などの有機物からなる。さらには、透明酸化物、窒化物、または酸窒化物を含むことができる。特定の実施形態では、二酸化ケイ素または酸化アルミニウムなどでもよい。保護層１５ｂは、スピンコーティング、化学気相成長（プラズマＣＶＤであっても、そうでなくてもよい）、原子層堆積、物理気相成長（例えばスパッタリング）によって形成することができる。
別の実施形態では、保護層１５ｂは、プロセスガスについて透過性を有する。透過性は、ガスの除去を助ける。透過性がなければ、テンプレート１５が硬化性組成物と接触するときにガスがトラップされうる。保護層１５ｂは、テンプレート基板１５ｄと比較して、プロセスガスについてより高い透過性を有する。
一実施形態では、プロセスガスはヘリウムでありうる。一実施形態では、保護層１５ｂのそれぞれは多孔質材料を含むことができ、例示的な多孔質材料は特許文献２および特許文献３に記載されていて、多孔質材料に関するこれらによる教示は、本明細書による開示事項に取り込まれる。保護層１５ｂは、堆積された酸化物、陽極酸化されたアルミナ、有機シラン、有機ケイ酸塩材料、有機ポリマー、無機ポリマー、または、それらの任意の組み合わせを含むことができる。
保護層１５ｂの厚さは、テンプレート１５を使って平坦化層が形成されることになる基板１２とテンプレート１５との間に配置されることになりうるパーティクルと少なくとも同じ厚さでありうる。一実施形態では、保護層１５ｂは、少なくとも１ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、または、少なくとも２００ｎｍの厚さを有することができる。別の実施形態では、最大で１００００ｎｍ、最大で５０００ｎｍ、最大で３０００ｎｍ、または、最大で９５０ｎｍの厚さを有することができる。
保護層１５ｂは、テンプレート１５を使用して形成された平坦化層からのテンプレート１５の剥離を容易にするために剥離化合物で処理されうる。一実施形態では、例示的な剥離化合物が特許文献４に記載されている。剥離化合物に関するその教示については参照により本明細書に組み込まれる。
特許文献１に記載されているインプリント方式の平坦化装置に用いるテンプレートには、保護層による表面粗さ向上が提案されているが、保護層形成前のテンプレート基板の平坦性は、更に重要である。具体的な指標を持つことで、適正に加工されたテンプレート基板を準備することができる。また、保護層の膜厚調整により平坦性を向上させることや、テンプレートの粗さの高周波成分である表面粗さを、さらに良好なものとすることができる。
また、低表面エネルギー材料であるフッ素樹脂を保護層として形成することにより、インプリント材とテンプレートの離型性を向上させ、量産性と高度な平坦化を両立可能なテンプレート及び、前記テンプレートを用いた成形装置および成形方法を提供することを目的とする。
平坦化被覆層は、フッ素が添加されたポリイミド、テフロン（登録商標）、サイトップ（Ｃｙｔｏｐ）（登録商標）、フルオロポリアリールエーテル、フッ素が添加されたパリレン、ペルフルオロシクロブタン、及びベンゾシクロブテンなどのフッ素樹脂を用いることができる。中でも、非晶質フッ素樹脂であるサイトップ（Ｃｙｔｏｐ）を平坦被覆層として用いることが好ましい。
以下に実施例を用いて詳細に発明を説明する。
＜実施例１＞
本実施例について、図３を用いて説明する。
本実施例について、図３を用いて説明する。
図３に示すように、テンプレート１５の母材であるテンプレート基板１５ｄは、石英ガラスからなり、厚さ７００μｍとした。厚さ・形状測定装置（ＬＧＷ－３０２０ＦＥ、コベルコ科研社製）を用いて計測したテンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲは、１０ｎｍであった。
保護層１５ｂは、非晶質フッ素樹脂（Ｃｙｔｏｐ）層をスピンコーティングによって形成した。Ｃｙｔｏｐ層の厚さの中心値は、１００ｎｍであり、膜厚調整によりテンプレート１５の表面１５ａのＳＦＱＲを７ｎｍに改善することができた。
成形装置１００においてテンプレート１５を用い、基板１１に対して図２（ａ）乃至図２（ｃ）の処理を行うことで、成形された基板表面のＳＦＱＲは７ｎｍとなった。これにより、次工程のＥＵＶ露光装置で最小線幅７ｎｍを実現できる。
＜実施例２＞
実施例１と同様に、テンプレート１５のテンプレート基板１５ｄは、石英ガラスからなり、厚さ７００μｍとした。テンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲは、２０ｎｍであった。
実施例１と同様に、テンプレート１５のテンプレート基板１５ｄは、石英ガラスからなり、厚さ７００μｍとした。テンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲは、２０ｎｍであった。
保護層１５ｂは、ＰＭＭＡ層と非晶質フッ素樹脂（Ｃｙｔｏｐ）層をスピンコーティングによって形成した。ＰＭＭＡ層およびＣｙｔｏｐ層のそれぞれの厚さの中心値は、１μｍ、１００ｎｍであり、テンプレート１５の表面１５ａのＳＦＱＲを２０ｎｍに維持することができた。
さらに、原子間力顕微鏡（ブルカー社製原子間力顕微鏡Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ）で測定したＲａ値は、０．２ｎｍであった。成形装置１００においてテンプレート１５を用い、基板１１に対して図２（ａ）乃至図２（ｃ）の処理を行うことで、成形された基板表面のＳＦＱＲは２０ｎｍとなった。これにより、次工程のナノインプリント装置で形成される最小線幅２０ｎｍを実現できる。
＜比較例＞
テンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲは、５０ｎｍであること以外は、実施例１と同様とした。保護層１５ｂの形成後の平坦性は若干改善したものの、ＳＦＱＲ４５ｎｍであった。
テンプレート基板１５ｄのＳＦＱＲは、５０ｎｍであること以外は、実施例１と同様とした。保護層１５ｂの形成後の平坦性は若干改善したものの、ＳＦＱＲ４５ｎｍであった。
成形装置１００においてテンプレート１５を用い、基板１１に対して図２（ａ）乃至図２（ｃ）の処理を行うことで、ＳＦＱＲ４５ｎｍとなった。
次工程のＥＵＶ露光装置で焦点深度が調整できず、最小線幅７ｎｍを実現できない。
１００ 成形装置
１５ テンプレート
１６ テンプレート保持部
１５ａ 保護層の表面
１５ｂ 保護層
１５ｃ テンプレート基板の表面
１５ｄ テンプレート基板
１５ テンプレート
１６ テンプレート保持部
１５ａ 保護層の表面
１５ｂ 保護層
１５ｃ テンプレート基板の表面
１５ｄ テンプレート基板
Claims (12)
- 基板上に配置された硬化性組成物にテンプレートを接触させ、該硬化性組成物を硬化させる成形装置であって、
前記テンプレートが、前記硬化性組成物と接触する接触面において、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）２０ｎｍ以下の平坦被覆層を有することを特徴とする成形装置。 - 前記平坦被覆層が、フッ素樹脂を有する請求項１に記載の成形装置。
- 前記接触面のＳＦＱＲが、１０ｎｍ以下である請求項１に記載の成形装置。
- 前記被覆層により被覆された表面の表面粗さが、前記テンプレート基板の表面粗さよりも小さい請求項１から３のいずれか一項に記載の成形装置。
- 前記被覆層により被覆された表面のＳＦＱＲが、前記テンプレート基板のＳＦＱＲよりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の成形装置。
- 前記基板上に前記硬化性組成物の平坦な面を形成する平坦化装置であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の成形装置。
- 前記基板上に前記硬化性組成物を付与する手段、
前記テンプレートを前記基板上の前記硬化性組成物に接触させる、または引き離す手段、
前記インプリント材を光照射により硬化させる硬化させる手段、
を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の成形装置。 - 基板上に硬化性組成物を配置する工程、
前記硬化性組成物にテンプレートを接触させる工程、
該テンプレートを接触させた状態で前記硬化性組成物を硬化させる工程、
を有する成形方法であって、
前記テンプレートが、前記硬化性組成物と接触する接触面において、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）２０ｎｍ以下の平坦被覆層を有することを特徴とする成形方法。 - 前記配置する工程が、前記基板上の表面凹凸に応じて前記硬化性組成物をオンデマンドに配置する工程であり、
前記テンプレートを前記基板上の前記硬化性組成物に接触させる工程、および
前記硬化性組成物を前記テンプレートを介した光照射により硬化させる工程と、
を有し、
前記基板を平坦化することを特徴とする請求項８に記載の成形方法。 - 前記接触面のＳＦＱＲが、１０ｎｍ以下である請求項８または９に記載の成形方法。
- 基板上に配置された硬化性組成物に接触させ、該硬化性組成物を硬化させる平坦化に使用するテンプレートであって、
前記硬化性組成物と接触する接触面において、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）２０ｎｍ以下の平坦被覆層を有することを特徴とするテンプレート。 - 前記接触面のＳＦＱＲが、１０ｎｍ以下である請求項１１に記載のテンプレート。
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