JP7077178B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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Description
光ナノインプリント技術において用いられるパターン形成方法は、基板上に液状のレジストを滴下する積層工程(1)と、レジストが滴下された基板にモールドを接触させる型接触工程(2)と、モールドを接触させた基板に照射光を照射する光照射工程(3)と、基板からモールドを引き離す離型工程(4)とを含む。
基板上のモールドが接触する領域が複数有る場合には、複数の領域に対して積層工程(1)を順次行い、その間にレジストをプレスプレッドさせることによって、型接触工程(2)での基板とモールドとの間隙におけるレジストのスプレッドの所要時間を短縮することができる。
特許文献1は、基板上の複数の領域に順次ポリマー材料を分配した後、複数の領域に分配されたポリマー材料にモールドを順次接触させるパターン形成方法を開示している。
そこで本発明は、更なる高スループット化を達成したパターン形成方法を提供することを目的とする。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)は、少なくとも重合性化合物である成分(a1)を有する化合物である。本実施形態に係る硬化性組成物(A1)はさらに、光重合開始剤である成分(b1)、非重合性化合物である成分(c1)、溶剤である成分(d1)を含有してもよい。
<成分(a1):重合性化合物>
本明細書において重合性化合物である成分(a1)は、光重合開始剤である成分(b1)から発生した重合因子(ラジカル等)と反応し、連鎖反応(重合反応)によって高分子化合物からなる膜を形成する化合物である。
本明細書において光重合開始剤である成分(b1)は、所定の波長の光を感知して上記重合因子(ラジカル)を発生させる化合物である。具体的には、光重合開始剤は、光(赤外線、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線等の荷電粒子線等、放射線)によりラジカルを発生する重合開始剤(ラジカル発生剤)である。成分(b1)は、一種類の光重合開始剤で構成されていてもよく、複数種類の光重合開始剤で構成されていてもよい。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)は、前述した、成分(a1)、成分(b1)の他に、種々の目的に応じ、本実施形態の効果を損なわない範囲で、さらに非重合性化合物である成分(c1)を含有することができる。このような成分(c1)としては、(メタ)アクリロイル基などの重合性官能基を有さず、かつ、所定の波長の光を感知して重合因子(ラジカル)を発生させる能力を有さない化合物が挙げられる。例えば、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分、その他添加剤等が挙げられる。成分(c1)として上記化合物を複数種類含有してもよい。
増感剤は、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を混合して用いてもよい。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)は、溶剤である成分(d1)を含有していてもよい。成分(d1)としては、成分(a1)、成分(b1)、成分(c1)が溶解する溶剤であれば、特に限定はされない。好ましい溶剤としては常圧における沸点が80℃以上200℃以下の溶剤である。さらに好ましくは、エステル構造、ケトン構造、水酸基、エーテル構造のいずれかを少なくとも1つ有する溶剤である。具体的には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、γ-ブチロラクトン、乳酸エチルから選ばれる単独、あるいはこれらの混合溶剤である。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)を調製する際には、各成分を所定の温度条件下で混合、溶解させる。具体的には、0℃以上100℃以下の範囲で行う。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)は液体であることが好ましい。なぜならば、後述する型接触工程(2)において、硬化性組成物(A1)のスプレッド及びフィルが速やかに完了する、つまり充填時間が短いからである。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)の表面張力は、溶剤(成分(d1))を除く成分の組成物について23℃での表面張力が、5mN/m以上70mN/m以下であることが好ましい。また、より好ましくは、7mN/m以上50mN/m以下であり、さらに好ましくは、10mN/m以上40mN/m以下である。ここで、表面張力が高いほど、例えば5mN/m以上であると、毛細管力が強く働くため、硬化性組成物(A1)をモールドに接触させた際に、充填(スプレッド及びフィル)が短時間で完了する(非特許文献1)。また、表面張力を70mN/m以下とすることにより、硬化性組成物を硬化して得られる硬化膜が表面平滑性を有する硬化膜となる。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)の接触角は、溶剤である成分(d1)を除く成分の組成物について、基板表面及びモールド表面の双方に対して0°以上90°以下であることが好ましい。接触角が90°より大きいと、モールドパターンの内部や基板-モールドの間隙において毛細管力が負の方向(モールドと硬化性組成物(A1)間の接触界面を収縮させる方向)に働き、充填しない。また、0°以上30°以下であることが特に好ましい。接触角が低いほど毛細管力が強く働くため、充填速度が速い(非特許文献1)。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)は、溶剤である成分(d1)を除く成分の組成物の揮発性が低いことが好ましい。本実施形態において、硬化性組成物(A1)は、積層工程(1)にて基板上に滴下された後、型接触工程(2)においてモールドと接触されるまでの間に、後述するように、所定のインターバルが設けられることを特徴とする。そのインターバル中は、雰囲気気体中に暴露される。インターバル中に硬化性組成物(A1)の溶剤である成分(d1)を除く成分の組成物が揮発する場合があるため、揮発による体積減少率が10%以下となるような組成とすることが好ましい。好ましくは、積層工程(1)で、硬化性組成物(A1)の液滴が離散的に滴下されて積層された後、10秒後の硬化性組成物(A1)の溶剤である成分(d1)を除く成分の組成物の重量減少率が10%以下である。体積減少率が10%より大きいと、パターン高さや残膜厚が所望の値より小さいというパターン精度の不具合、あるいは組成変動に伴って所望の物性値が得られないなどの不具合を生じる。具体的には、硬化性組成物(A1)の溶剤である成分(d1)を除く成分の組成物の20℃における蒸気圧が0.5kPa以下であることが好ましく、0.2kPa以下がさらに好ましく、0.1kPa以下が特に好ましい。
本実施形態に係る硬化性組成物(A1)は、できる限り不純物を含まないことが好ましい。ここで記載する不純物とは、前述した成分(a1)、成分(b1)、成分(c1)及び成分(d1)以外のものを意味する。
次に、本実施形態に係るパターン形成方法の各工程について、図1の模式断面図を用いて説明する。
積層工程(1)では、図1(a)に示すように、硬化性組成物(A1)102の液滴を、基板101上に離散的に滴下して配置する。配置方法としてはインクジェット法が特に好ましい。硬化性組成物(A1)102の液滴は、モールド104上に凹部が密に存在する領域に対向する基板上には密に、凹部が疎に存在する領域に対向する基板上には疎に配置される。
滴下された硬化性組成物(A1)102の液滴は、液滴の拡がる方向を示す矢印103で示すように、基板101上に広がる。この現象をプレスプレッドと呼ぶ。
このことにより、後述する残膜107を、モールド104上のパターンの疎密によらずに均一な厚さに制御することができる。
次に、図1(b)に示すように、積層工程(1)で配置された硬化性組成物(A1)102にパターン形状を転写するための原型パターンを有するモールド104を接触させる。これにより、硬化性組成物(A1)102の液滴が基板101とモールド104の間隙の全域へ拡がる(スプレッド)。そして毛細管現象により、液滴の拡がる方向を示す矢印103で示すように、モールド104が表面に有する微細パターンの凹部に硬化性組成物(A1)102が充填(フィル)されて、モールド104の微細パターンに充填(フィル)された液膜となる(図1(b)の拡大部)。
ここで、モールド104と硬化性組成物(A1)102が接触してからスプレッドとフィルが完了するまでの時間を充填時間と呼ぶ。
次に、図1(c)に示すように、硬化性組成物(A1)102に対して、モールド104を介して照射光105を照射する。より詳細には、モールド104の微細パターンに充填された硬化性組成物(A1)102に対して、モールド104を介して照射光105を照射する。これにより、モールド104の微細パターンに充填された硬化性組成物(A1)102は、照射光105によって硬化し、パターン形状を有する硬化膜106となる。
次に、離型工程(4)において、パターン形状を有する硬化膜106とモールド104とを互いに引き離す。本工程では、図1(d)に示すように、パターン形状を有する硬化膜106とモールド104とを互いに引き離し、光照射工程(3)においてモールド104上に形成された微細パターンの反転パターンとなるパターン形状を有する硬化膜106が自立した状態で得られる。なお、パターン形状を有する硬化膜106の凹凸パターンの凹部にも硬化膜が残存するが、この膜のことを残膜107と呼ぶこととする(図1(d)の拡大部参照)。
また、型接触工程(2)から離型工程(4)までの一連の工程単位をインプリント工程(Im)と称することとする。
次に、第一実施形態に係るパターン形成方法について説明する。
具体的には、基板の表面の複数のショット領域のそれぞれに対して、少なくとも重合性化合物である成分(a1)を含む硬化性組成物(A1)の液滴を離散的に滴下して積層する積層工程(1)と、硬化性組成物(A1)とモールドとを接触させる型接触工程(2)と、硬化性組成物(A1)をモールドの側から光を照射することにより硬化させる光照射工程(3)と、硬化性組成物(A1)の硬化物からモールドを引き離す離型工程(4)とをこの順に実施することからなる。
また、1ショット領域における積層工程(1)の所要時間Tdと1ショット領域におけるインプリント工程(Im)の所要時間Tiとが互いに等しくなるように調整される。
ショット領域群1に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(m1)に対して積層工程(1)を順次実施し、その後所要時間(Td×(mmax-m1))の待機工程(M)を実施した後、ショット領域群1に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(m1)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程(Im)を実施する。
そして、残りのショット領域群3ないしショット領域群rに含まれる各ショット領域に対して上記の要領で各工程を実施することを特徴とする。
従来のパターン形成方法では、図2に示すように、まず、基板201上のショット領域S(1)203に対して積層工程(1)を実施し、硬化性組成物(A1)202の液滴を離散的に滴下して配置する。
そのため、積層工程(1)の完了から型接触工程(2)の開始までに、硬化性組成物(A1)202の液滴のプレスプレッドを進行させるための待機工程(M)(不図示)を実施することもできる。待機工程(M)を実施することによって、型接触工程(2)におけるモールド208接触後の硬化性組成物(A1)202のスプレッドに要する時間は、待機工程(M)がない場合と比べて短くなる。つまり、型接触工程(2)の所要時間は短くなる。
しかしながら、1回のショットあたりの合計所要時間は、待機工程(M)の所要時間分だけ長くなり、スループットは低下してしまう。
このパターン形成方法では、まず、基板上のショット領域群(1)302に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(m1)に対して積層工程(1)を順次実施し、基板上のショット領域群(1)302に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(m1)に対して、硬化性組成物(A1)305の液滴を離散的に滴下して順次配置する。
そして、上記の要領で残りのショット領域群に含まれる各ショット領域に対して各工程を実施する。
もし、所要時間TdとTiとが互いに異なると、所定のショット領域群において、各ショット領域における積層工程(1)が完了してからインプリント工程(Im)が開始されるまでの間のインターバル時間が、互いに異なることとなる。
また、所要時間TdとTiとが互いに同一であったとしても、各ショット領域群に含まれるショット領域の数m(=m1、m2、m3、…、mr)(各mは2以上)が互いに等しくないと、互いにショット領域数mが異なるショット領域群間で、積層工程(1)が完了してからインプリント工程(Im)が開始されるまでの間のインターバル時間が異なってしまう。
一方、Td<Tiの場合には、後ろの方のショット領域ほど、インターバル時間が長くなる。
そのため、インターバル時間が短いショット領域では、プレスプレッドが十分に進行しない。プレスプレッドが十分に進行しないと、型接触開始からスプレッドとフィルが完了するまでの時間(充填時間)が長くなり、スループットが低下するという課題が発生してしまう。
ここで、積層工程(1)が完了してからモールドが接触する型接触工程(2)開始までの間に待機工程を設ければ、プレスプレッドがより進行するため、型接触後のスプレッドに要する時間は、待機工程がない場合と比べて短く済む。
しかしながら、単純に待機工程を設けた場合は、その分1回のショットの所要時間は増大するため、スループットは低下してしまう。
第一実施形態に係るパターン形成方法では、一つのショット領域に対する積層工程(1)の所要時間Tdと一つのショット領域に対するインプリント工程(Im)の所要時間Tiとが互いに等しい時間Tになるように調整される。
また、ショット領域数m(m1、m2、m3、…、mr)(mは2以上)の最大値をmmaxとするとき、所要時間(Td×(mmax-mn))の待機工程(M)を各ショット領域群(n)の積層工程(1)が完了した後に実施している。
その後、(mmax-m1)回(すなわち、所要時間(Td×(mmax-m1)))の待機工程(M)を実施する。
そして、積層工程(1)を実施した順に型接触工程(2)から離型工程(4)までの各工程を含むインプリント工程(Im)を実施し、ショット領域群(1)402に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(m1)に対して、硬化性組成物(A1)405とモールドとの接触、照射光の照射による硬化性組成物(A1)405の硬化を経て、基板401上に自立したパターン形状を有する硬化膜406を得ることができる。
その後、所要時間(Td×(mmax-m2))の待機工程(M)を実施する。
そして、積層工程(1)を実施した順に型接触工程(2)から離型工程(4)までの各工程を含むインプリント工程(Im)を実施し、ショット領域群(2)403に含まれる各ショット領域S(m1+1)、S(m1+2)、・・・、S(m1+m2)に対して、硬化性組成物(A1)405とモールドとの接触、照射光の照射による硬化性組成物(A1)405の硬化を経て、基板上に自立したパターン形状を有する硬化膜406を得ることができる。
そして、上記の要領で残りのショット領域群に含まれる各ショット領域に対して各工程を実施する。
従って、第一実施形態に係るパターン形成方法では、所定のショット領域群において、各ショット領域における積層工程(1)が完了してからインプリント工程(Im)が開始されるまでの間のインターバル時間が互いに等しくなるとともに、ショット領域群間においてショット領域数mが互いに異なっていたとしても、積層工程(1)が完了してからインプリント工程(Im)が開始されるまでの間のインターバル時間が互いに等しくなる。
例えば、図6に示されるような基板601上に30個のショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(30)があるとし、それらが以下の表1に示されるように6個のショット領域群r(r=1、2、・・・、6)に割り振られているとする。
そして、図7(b)に示すように、(Td×(mmax-m1))=(Td×(6-4))=2Tdの待機工程(M)を実施する。
その後、図7(c)に示すように、基板601上のショット領域群1に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、S(3)、S(4)に対して積層工程(1)を実施した順に、インプリント工程(Im)を実施する。
そして、基板601上のショット領域群2に含まれる各ショット領域S(5)、S(6)、S(7)、S(8)に対しても同様の処理を行う(不図示)。
そして、図8(b)に示すように、(Td×(mmax-m3))=(Td×(6-5))=Tdの待機工程(M)を実施する。
その後、図8(c)に示すように、基板601上のショット領域群3に含まれる各ショット領域S(9)、S(10)、S(11)、S(12)、S(13)に対して積層工程(1)を実施した順に、インプリント工程(Im)を実施する。
そして、基板601上のショット領域群4に含まれる各ショット領域S(14)、S(15)、S(16)、S(17)、S(18)に対しても同様の処理を行う(不図示)。
そして、図9(b)に示すように、基板601上のショット領域群5に含まれる各ショット領域S(19)、S(20)、S(21)、S(22)、S(23)、S(24)に対して積層工程(1)を実施した順に、インプリント工程(Im)を実施する。
なお、ショット領域群5においては、(Td×(mmax-m5))=(Td×(6-6))=0となるため、待機工程(M)は実施しない。
そして、基板601上のショット領域群6に含まれる各ショット領域S(25)、S(26)、S(27)、S(28)、S(29)、S(30)に対しても同様の処理を行う(不図示)。
次に、第二実施形態に係るパターン形成方法について説明する。
第二実施形態に係るパターン形成方法は、光ナノインプリント法の一形態である。
そして、型接触工程(2)から離型工程(4)までの各工程を合わせてインプリント工程(Im)と呼び、積層工程(1)実施後またはインプリント工程(Im)実施後において、積層工程(1)及びインプリント工程(Im)のいずれをも行わない待機工程(M)が実施される。
そして、一つの基板上にr個のショット領域群(rは2以上)が存在し、あるショット領域群n(n=1、2、・・・、r)に含まれるショット領域数をmn(mnは2以上)、ショット領域数mnの最大値をmmaxとし、各ショット領域の番号をS(v)(vは1以上(m1+m2+・・・+mr)以下の整数)とするとき、ショット領域群1(第1のショット領域群)に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(m1)(第1の複数のショット領域)に対して積層工程(1)を順次実施し、その後所要時間(Td×(mmax-m1))の待機工程(M)を実施した後、所要時間(Ti×mmax)の待機工程(M)を実施する。
第二実施形態に係るパターン形成方法では、一つのショット領域に対する積層工程(1)の所要時間Tdと一つのショット領域に対するインプリント工程(Im)の所要時間Tiとが互いに等しい時間Tになるように調整される。
その後、(mmax-m1)回(すなわち、所要時間(Td×(mmax-m1)))の待機工程(M)を実施する。
そして、mmax回(すなわち、所要時間(Ti×mmax))の待機工程(M)が実施される。
その後、(mmax-m2)回(すなわち、所要時間(Td×(mmax-m2)))の待機工程(M)を実施する。
その後、(mmax-m1)回(すなわち、所要時間(Ti×(mmax-m1)))の待機工程(M)が実施される。
(2)待機工程(M)の所要時間:(mmax-mn)×Td
(3)待機工程(M)の所要時間(n=1のとき)またはショット領域群(n-1)に含まれる各ショット領域におけるインプリント工程(Im)及び待機工程(M)の総所要時間:mmax×Ti
(4)待機工程(M)の所要時間(n=rのとき)またはショット領域群(n+1)に含まれる各ショット領域における積層工程(1)及び待機工程(M)の総所要時間:mmax×Td
(5)ショット領域群(n)のショット領域S(v)までの(v-1)個のショット領域それぞれにおけるインプリント工程(Im)の総所要時間:(v-1)×Ti
そのため、インターバル時間中に硬化性組成物(A)306の液滴のプレスプレッドがより進行し、型接触工程(2)におけるスプレッドがより速やかに完了し、型接触工程(2)の所要時間をより短縮することができる。
例えば、図6に示されるような基板601上に30個のショット領域S(1)、S(2)、・・・、S(30)があるとし、それらが表1に示されるように6個のショット領域群r(r=1、2、・・・、6)に割り振られているとする。
このとき、第二実施形態に係るパターン形成方法に従うと、基板601上の各ショット領域は、以下のように処理される。
そして、図10(b)に示すように、(Td×(mmax-m1))=(Td×(6-4))=2Tdの待機工程(M)を実施する。
その後、図10(c)に示すように、(Ti×mmax)=6Tiの待機工程(M)を実施する。
そして、図11(b)に示すように、(Td×(mmax-m2))=(Td×(6-4))=2Tdの待機工程(M)を実施する。
その後、図11(c)に示すように、基板601上のショット領域群1に含まれる各ショット領域S(1)、S(2)、S(3)、S(4)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程を実施する。
そして、図11(d)に示すように、(Ti×(mmax-m1))=(Ti×(6-4))=2Tiの待機工程(M)を実施する。
そして、図12(b)に示すように、(Td×(mmax-m3))=(Td×(6-5))=Tdの待機工程(M)を実施する。
その後、図12(c)に示すように、基板601上のショット領域群2に含まれる各ショット領域S(5)、S(6)、S(7)、S(8)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程を実施する。
そして、図12(d)に示すように、(Ti×(mmax-m2))=(Ti×(6-4))=2Tiの待機工程(M)を実施する。
そして、図13(b)に示すように、(Td×(mmax-m4))=(Td×(6-5))=Tdの待機工程(M)を実施する。
その後、図13(c)に示すように、基板601上のショット領域群3に含まれる各ショット領域S(9)、S(10)、S(11)、S(12)、S(13)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程を実施する。
そして、図13(d)に示すように、(Ti×(mmax-m3))=(Ti×(6-5))=Tiの待機工程(M)を実施する。
なお、ショット領域群5においては、(Td×(mmax-m5))=(Td×(6-6))=0となるため、待機工程(M)は実施しない。
その後、図14(b)に示すように、基板601上のショット領域群4に含まれる各ショット領域S(14)、S(15)、S(16)、S(17)、S(18)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程を実施する。
そして、図14(c)に示すように、(Ti×(mmax-m4))=(Ti×(6-5))=Tiの待機工程(M)を実施する。
なお、ショット領域群6においては、(Td×(mmax-m6))=(Td×(6-6))=0となるため、待機工程(M)は実施しない。
その後、図15(b)に示すように、基板601上のショット領域群5に含まれる各ショット領域S(19)、S(20)、S(21)、S(22)、S(23)、S(24)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程を実施する。
なお、ショット領域群5においては、(Ti×(mmax-m5))=(Ti×(6-6))=0となるため、待機工程(M)は実施しない。
そして、図16(b)に示すように、基板601上のショット領域群6に含まれる各ショット領域S(25)、S(26)、S(27)、S(28)、S(29)、S(30)に対して、積層工程(1)を実施した順にインプリント工程を実施する。
また、本実施形態でいうインプリント工程(Im)の所要時間Tiは、或るショット領域におけるインプリント工程(Im)の開始から次の積層工程(1)、インプリント工程(Im)及び待機工程(M)のいずれかの工程が開始されるまでの時間としている。
このとき、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の平均所要時間は、[(6-4)+(6-4)+(6-5)+(6-5)+(6-5)+(6-5)+(6-4)+(6-4)]×0.800/96=0.100秒となる。
そして、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間は、(6-1)×0.800=4.00秒となる。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+0.100+0.800=1.70秒となり、96ショット領域全てにおいて積層工程(1)からインプリント工程(Im)まで完了させるのに163secかかることとなる。
そして、実施例1におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好である。
このとき、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の平均所要時間は、[2×0.800+2×0.800]/96=0.0333秒となる。
そして、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間は、(3×2-1)×0.800=4.00秒となる。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+0.0333+0.800=1.63秒となり、96ショット領域全てにおいて積層工程(1)からインプリント工程(Im)まで完了させるのに156secかかることとなる。
そして、実施例2におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好である。
このとき、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の所要時間は、[(12-8)+(12-10)+(12-10)+(12-8)]×0.800/96=0.100秒となる。
そして、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間は、(12-1)×0.800=8.80秒となる。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+0.100+0.800=1.700秒となり、96ショット領域全てにおいて積層工程(1)からインプリント工程(Im)まで完了させるのに163secかかることとなる。
そして、実施例3におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好である。
従来のパターン形成方法1では、待機工程(M)を設けていないため、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の所要時間は、0秒である。
そして、従来のパターン形成方法1では、或るショット領域における積層工程(1)の完了後すぐにインプリント工程(Im)を開始しているため、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間も0秒となる。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+0+1.60=2.40秒となり、96ショット領域全てにおいて積層工程(1)からインプリント工程(Im)まで完了させるのに230secかかることとなる。
なお、比較例1におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好である。
従って、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の所要時間は、1.50秒である。
そして、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間も、1.50秒となる。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+1.50+1.40=3.70秒となり、96ショット領域全てにおいて積層工程(1)からインプリント工程(Im)まで完了させるのに355secかかることとなる。
なお、比較例2におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好である。
従って、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の所要時間は、0秒である。
そして、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間は、最小で3Td=2.40秒、最大で5Ti=6.00秒となる。
なお、比較例3におけるインプリント工程(Im)の所要時間Tiは、最小インターバル時間2.40秒に対して、図17に示されているインプリント工程(Im)の所要時間Tiとインターバル時間との関係から1.20秒に設定されている。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+1.20=2.00秒となり、96ショット領域全ての領域において積層工程(1)からインプリント工程(Im)完了させるのに192secかかることとなる。
なお、比較例3におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好である。
従って、1つのショット領域当たりの待機工程(M)の所要時間は、0秒である。
そして、或るショット領域における積層工程(1)の完了からインプリント工程(Im)の開始までのインターバル時間は、最小で3Td=2.40秒、最大で5Ti=4.00秒となる。
従って、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は、0.800+0.80=1.60秒となり、96ショット領域全ての領域において積層工程(1)からインプリント工程(Im)完了させるのに154secかかることとなる。
なお、比較例4におけるモールドへの硬化性組成物(A)の充填性は良好ではない。これは、比較例4におけるインプリント工程(Im)の所要時間Tiが、図17に示されているインプリント工程(Im)の所要時間Tiとインターバル時間との関係において、最小インターバル時間2.40秒に対応する時間1.20秒より短い0.800秒に設定されており、充填時間が不足していることにより充填不良が部分的に発生するからである。
また、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)が1.63秒ないし1.70秒と高スループット化を達成しているとともに、計96個のショット領域に対して良好なパターンが得られ、高品質化も達成している。
また、従来のパターン形成方法を用いた比較例4においては、1ショット領域当たりのパターン形成時間(1ショットサイクル)は1.60秒と短くなっているが、充填性は良好ではない。
なお、本実施形態に係るパターン形成方法では、予め基板の表面上に硬化性組成物(A2)を積層(塗布)して塗布膜を形成しておいてもよい。
そして、重合性化合物である成分(a2)の硬化性組成物(A2)における配合割合を、成分(a2)、成分(b2)、成分(c2)の合計重量に対して50重量%以上とすることにより、得られる硬化膜をある程度の機械的強度を有する硬化膜とすることができる。
スピンコート法を用いて硬化性組成物(A2)を基板の表面上に配置する場合、必要に応じてベーク工程を実施し、溶剤である成分(d2)を揮発させても良い。
また、硬化性組成物(A2)の平均膜厚は、硬化膜の使用する用途によっても異なるが、例えば、0.1nm以上10,000nm以下であり、好ましくは1nm以上20nm以下であり、特に好ましくは1nm以上10nm以下である。
本実施形態に係るパターン形成方法で得た、例えば図1に示されるようなパターン形状を有する硬化膜106をマスクとして、基板101(基板101が被加工層を有する場合は被加工層)をエッチングなどの加工手段を用いてパターン状に加工することができる。
また、パターン形状を有する硬化膜106上にさらに被加工層を成膜した後に、エッチングなどの加工手段を用いてパターン転写を行っても良い。
このようにして、パターン形状を有する硬化膜106のパターン形状に基づく回路構造を基板101上に形成することができる。
これにより、半導体素子を製造することができる。また、この半導体素子と半導体素子の回路制御機構などとを接続することにより、ディスプレイ、カメラ、医療装置などの電子機器を形成することもできる。
ここでいう半導体素子とは、例えば、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D-RDRAM、NANDフラッシュ等が挙げられる。
このような場合、少なくとも、基板101と、この基板101上のパターン形状を有する硬化膜106とを有する光学部品とすることができる。
104 モールド
401 ショット領域
402、403、404 ショット領域群
405 硬化性組成物(A1)
Claims (13)
- 基板上の複数のショット領域群に含まれる複数のショット領域にパターンを形成する方法であって、
前記基板上の或るショット領域群に含まれる複数のショット領域に対して、少なくとも重合性化合物である成分(a1)を含む硬化性組成物(A1)の液滴を離散的に滴下して積層する積層工程を実施するステップと、
(mmax-m)×Tdの時間(ここで、Tdは1つのショット領域に対して前記積層工程を実施する時間、mは前記或るショット領域群に含まれるショット領域の数、mmaxは各ショット領域群に含まれるショット領域の数の最大値)だけ待機工程を実施するステップと、
前記複数のショット領域に対して前記積層工程を実施した順に、前記硬化性組成物(A1)とモールドとを接触させる型接触工程と、前記モールドの側から光を照射することにより前記硬化性組成物(A1)を硬化させる光照射工程と、前記硬化性組成物(A1)の硬化物から前記モールドを引き離す離型工程とから構成されるインプリント工程を実施するステップと、
を各ショット領域群に対してこの順序で行い、
前記時間Tdと1つのショット領域に対して前記インプリント工程を実施する時間Tiとは互いに等しく、
少なくとも一つのショット領域群に含まれるショット領域の数は、他の少なくとも一つのショット領域群に含まれるショット領域の数とは異なり、
前記待機工程では、前記積層工程及び前記インプリント工程は実施されないことを特徴とする、基板上の複数のショット領域にパターンを形成する方法。 - 基板上のr個(rは2以上)のショット領域群に含まれる複数のショット領域にパターンを形成する方法であって、
前記基板上の第1のショット領域群に含まれる第1の複数のショット領域に対して、少なくとも重合性化合物である成分(a1)を含む硬化性組成物(A1)の液滴を離散的に滴下して積層する積層工程を実施するステップと、
(mmax-m1)×Tdの時間(ここで、Tdは1つのショット領域に対して前記積層工程を実施する時間、m1は前記第1のショット領域群に含まれるショット領域の数、mmaxは各ショット領域群に含まれるショット領域の数の最大値)だけ待機工程を実施するステップと、
mmax×Tiの時間(ここで、Tiは前記硬化性組成物(A1)とモールドとを接触させる型接触工程と、前記モールドの側から光を照射することにより前記硬化性組成物(A1)を硬化させる光照射工程と、前記硬化性組成物(A1)の硬化物から前記モールドを引き離す離型工程とから構成されるインプリント工程を1つのショット領域に対して実施する時間)だけ前記待機工程を実施するステップと、
をこの順序で行い、
前記基板上の第kのショット領域群に含まれる第kの複数のショット領域に対して、前記積層工程を実施するステップと、
(mmax-mk)×Tdの時間(ここで、mkは前記第kのショット領域群に含まれるショット領域の数)だけ前記待機工程を実施するステップと、
第k-1の複数のショット領域に対して前記積層工程を実施した順に、前記インプリント工程を実施するステップと、
(mmax-mk-1)×Tiの時間だけ前記待機工程を実施するステップと、
をこの順序で、kが2からrまで順に行い、
mmax×Tdの時間だけ前記待機工程を実施するステップと、
第rのショット領域群に含まれる第rの複数のショット領域に対して前記積層工程を実施した順に、前記インプリント工程を実施するステップと、
をこの順序で行い、
前記時間Tdと前記時間Tiとは互いに等しく、
前記待機工程では、前記積層工程及び前記インプリント工程は実施されないことを特徴とする、基板上の複数のショット領域にパターンを形成する方法。 - 各ショット領域群に含まれる複数のショット領域は、互いに離間していることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 所定のショット領域群に含まれる複数のショット領域のうちの少なくとも二つのショット領域は、互いに隣接していることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 各ショット領域において、前記積層工程が完了してから前記インプリント工程が開始されるまでの時間は、1.5秒以上であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基板は、表面に少なくとも重合性化合物(a2)を含む硬化性組成物(A2)からなる層が積層されている基板であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記硬化性組成物(A2)の光重合開始剤(b2)の含有量が、前記重合性化合物(a2)100重量部に対して0重量部以上0.1重量部未満であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 溶剤を除く前記硬化性組成物(A2)の表面張力は、溶剤を除く前記硬化性組成物(A1)の表面張力よりも大きいことを特徴とする請求項6または7に記載の方法。
- 前記硬化性組成物(A2)の25℃における粘度は、20mPa・s以上10000mPa・s以下であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一項に記載の方法。
- 溶剤を除く前記硬化性組成物(A1)の25℃における粘度は、1mPa・s以上40mPa・s未満であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1ないし10のいずれか一項に記載のパターン形成方法により所定のパターン形状を有する膜を得るステップと、
前記膜のパターン形状をマスクとして前記基板を加工するステップと、を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 請求項11に記載の半導体素子の製造方法により半導体素子を得るステップと、
前記半導体素子と前記半導体素子を制御する制御機構とを接続するステップと、を有することを特徴とする電子機器の製造方法。 - 請求項1ないし10のいずれか一項に記載のパターン形成方法により所定のパターン形状を有する膜を得るステップを有することを特徴とする光学部品の製造方法。
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