(57)【要約】【課題】  レジストからテンプレートを離す工程において、パターン欠陥の発生を抑制し高スループットを実現するパターン転写方法を提供する。【解決手段】  テンプレートの凹凸パターンにレジスト材料を充填するパターン転写方法であって、前記テンプレートを基板上に塗布された前記レジスト材料に接触させる工程と、前記レジストに前記テンプレートを接触させた状態で前記レジストを硬化させる工程と、前記テンプレート及び硬化した前記レジスト材料を同じ極性に帯電させる工程と、前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させた状態で、前記レジスト材料から前記テンプレートを離すことを特徴とするパターン転写方法。【選択図】  図３
2010258106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンプレートの凹凸パターンにレジスト材料を充填するパターン転写方法であって、
前記テンプレートを基板上に塗布された前記レジスト材料に接触させる工程と、
前記レジストに前記テンプレートを接触させた状態で前記レジストを硬化させる工程と、
前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させる工程と、
前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させた状態で、前記レジスト材料から前記テンプレートを離すことを特徴とするパターン転写方法。
【請求項２】
前記テンプレートの凹凸パターン表面の所定の領域に導電膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載のパターン転写方法。
【請求項３】
前記テンプレートの凹凸パターンの密度や形状、アスペクト比に応じて導電率の異なる前記導電膜が複数形成されていることを特徴とする請求項２記載のパターン転写方法。
【請求項４】
前記テンプレート及び前記レジスト材料を異なる極性に帯電させて前記レジストを前記凹凸パターンに充填させる工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のパターン転写方法。
【請求項５】
テンプレートの凹凸パターンにレジスト材料を充填するパターン転写方法であって、
前記テンプレート上に前記レジスト材料を塗布する工程と、
前記テンプレート及び前記レジスト材料を基板に接触させる工程と、
前記レジストに前記テンプレートを接触させた状態で前記レジストを硬化させる工程と、
前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させた状態で、前記レジスト材料から前記テンプレートを離すことを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン転写方法、特に微細なパターンを転写するためのインプリントリソグラフィ技術を用いたパターン転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいて、微細パターンの形成と、量産性とを両立させる技術として、被転写基板に原版の型を転写するナノインプリント技術が注目されている。ナノインプリント方法は、転写すべきパターンを形成した原版の型（テンプレート）を、被処理基板上に塗布されているレジストに押し当て、その後レジストを硬化させることにより、レジストに原版に形成されたパターンを転写する方法である。
【０００３】
インプリント剤の種類（硬化方法）によって、インプリントリソグラフィは、光（ＵＶ）インプリントや、熱インプリントなどに分類される。光インプリントリソグラフィは、被処理基板上に光硬化性インプリント剤を塗布する工程と、この被処理基板と透光性のテンプレートとを位置合わせする工程（アライメント）と、光硬化性インプリント剤にテンプレートを接触させる工程と、この状態で光照射により光硬化性インプリント剤を硬化する工程と、硬化した光硬化性インプリント剤（レジストパターン）からテンプレートを離す工程（離型）とを含む。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電界または磁界からの流体誘導圧力を使用して成形可能表面を有する基板に型を圧着する技術が開示されている。具体的には、アセンブリを導電性層間に配置し、層間に電界を印加する或いは、アセンブリを磁性材料の層間に配置し、層を一緒にさせる磁界を印加する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、モールドとレジストとが接触している時に、レジスト及びモールドに帯電した電荷を中和させてレジストの寸法制御性の劣化を抑制する技術が開示されている。具体的には、モールドとレジストとが接触している時に、レジストに帯電したマイナスの電荷が、導電層を通してモールドの微細パターンのプラスへ移動することによるモールドとレジストとの静電気による帯電が中和される。
【０００６】
しかし、従来のインプリントリソグラフィには以下の問題があった。上記のテンプレートを離す離型工程においては、既にレジストが硬化しているため、パターンとテンプレートとの間に両者の密着面積に応じた摩擦力が働く。すなわち、アスペクト比の高いパターンでは、その摩擦力等によってパターンがちぎれるなどの欠陥を生じていた。そのため、離型時のパターン欠陥の発生を抑制することや離型の高スループットを実現することが困難となっている問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００５−５２７９７４
【特許文献２】特開２００４−３１１５１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レジストからテンプレートを離す工程において、パターン欠陥の発生を抑制し高スループットを実現するパターン転写方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によるパターン転写方法は、テンプレートの凹凸パターンにレジスト材料を充填するパターン転写方法であって、前記テンプレートを基板上に塗布された前記レジスト材料に接触させる工程と、前記レジストに前記テンプレートを接触させた状態で前記レジストを硬化させる工程と、前記テンプレート及び硬化した前記レジスト材料を同じ極性に帯電させる工程と、前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させた状態で、前記レジスト材料から前記テンプレートを離すことを特徴とする。  また、本発明の別態様によるパターン転写方法は、テンプレートの凹凸パターンにレジスト材料を充填するパターン転写方法であって、前記テンプレート上に前記レジスト材料を塗布する工程と、前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させて前記レジストを前記凹凸パターンに充填させる工程と、前記テンプレート及び前記レジスト材料を基板に接触させる工程と、前記レジストに前記テンプレートを接触させた状態で前記レジストを硬化させる工程と、前記テンプレート及び前記レジスト材料を同じ極性に帯電させた状態で、硬化した前記レジスト材料から前記テンプレートを離すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
レジストからテンプレートを離す工程において、パターン欠陥の発生を抑制し高スループットを実現するパターン転写方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インプリントリソグラフィによるパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図２】インプリントリソグラフィによるパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図６】本発明の第一の実施形態の変形例に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図１０】本発明の第三の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態に係るパターン転写方法を模式的に示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下に、インプリントリソグラフィによるパターン転写方法について説明する。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１上のパターン被転写膜２上に光硬化性の有機材料（レジスト）３が塗布される。なお、有機材料３の塗布はインクジェット方式の有機材料液滴の散布によるが、本図はこのうちいくつかの液滴部分の拡大図を示している。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、１ショット分のパターンが形成されたテンプレート４を有機材料３に接触させる。この後、図１（ｃ）に示すように、テンプレート４をウェハにプレスする。この状態で、テンプレート４の微細パターンに有機材料３が浸透するまでテンプレート４を保持する。
【００１６】
テンプレート４をプレスした直後は有機材料３の充填が不十分で、パターンの隅に充填欠陥が生じる。しかし、有機材料３は流動性を有しているため保持時間を長くすることで、図１（ｄ）に示すように、毛細管現象によって有機材料３がパターンの隅々まで行き渡る。この状態で、光（ＵＶ）５を照射し、有機材料３を硬化させる。
【００１７】
その後、図２（ａ）に示すように、テンプレート４を有機材料３から離す。これにより、有機材料３にテンプレート４の凹凸パターンを転写する。しかし、離型の際には既に有機材料３は硬化しているため、パターンとテンプレートとの間に両者の密着面積に応じた摩擦力が働く。すなわち、図２（ｂ）に示すように、アスペクト比の高いパターンでは、その摩擦力等によってパターンがちぎれるなどの欠陥６を生じてしまう。
【００１８】
そこで、本発明の一実施形態では、離型時の欠陥抑制に着目し、凹部の深さを調整したテンプレートを用いたパターン転写方法を提案する。
【００１９】
図３は、本発明の第一の実施形態に係るパターン転写方法の各工程図を示している。本発明の第一の実施形態に係るパターン転写方法では、テンプレート４の離型時にテンプレート４及び有機材料３を同じ極性に帯電させることを特徴としている。
【００２０】
以下にその実施例について説明する。図３（ａ）はテンプレート４を有機材料３にプレスした後、光（ＵＶ）を照射して有機材料３を硬化させた状態を示している。ここで、図３（ｂ）に示すようにテンプレート４及び有機材料３を、帯電装置７を用いて帯電させる。具体的には、テンプレート４の有機材料３に接する側、すなわちテンプレート４の凹凸パターンが形成されている側の極性を、有機材料３表面の極性と同じ極性に帯電させる。本実施形態では、一例として正に帯電させている。
【００２１】
図４に示すように、テンプレート４及び有機材料３を同じ極性に帯電させることによって、テンプレート４と有機材料３との間に静電気力（反発力）が発生し、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができる。ここで、テンプレート４及び有機材料３に帯電させる電荷の量は適宜変更することが可能であり、テンプレート４や有機材料３の性質に応じて設定することができる。
【００２２】
離型後に、図３（ｃ）に示すように、静電気除去装置８を用いて有機材料３に帯電した電荷を除去する。なお、連続して複数のショットを行う場合には、テンプレート４或いは有機材料３のいずれか一方のみの電荷を除去し、もう一方を帯電させたまま次のショットを行っても構わない。
【００２３】
また、図５（ａ）に示すように、テンプレート４の凹凸パターン表面に導電性膜９、例えば金属膜等をコーティングすることによってテンプレート４の凹凸パターンの表面に電荷が蓄積されやすくしても構わない。凹凸パターン表面に電荷が蓄積されやすくなることによりテンプレート４と有機材料３との間に容易に静電気力を発生させることができ、さらに欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能になるため望ましい。
【００２４】
加えて、テンプレート４の凹凸パターンの粗密や形状、アスペクト比等によって、導電性膜の有無、導電性膜の材料をそれぞれ変更しても構わない。例えば、図５（ｂ）に示すように、パターンが密の領域には導電性膜９を形成し、パターンが疎の領域には形成しないようにしても構わない。また、図５（ｃ）に示すように、離型時の摩擦力が他のパターンよりも大きい高アスペクト比のパターンには、他のパターンに形成されている第一の導電膜１０よりも導電性の大きい第二の導電膜１１を形成して静電気力を高めても構わない。
【００２５】
なお、少なくともテンプレート４の凹部表面に導電性の膜が形成されていれば良く、テンプレート４の凸部表面には導電性の膜が形成されていなくても構わない。また、テンプレート４の凹凸パターン表面に離型を容易にするための離型剤が塗布される場合があるが、この離型剤は静電気力の影響を阻害しない程度の厚さであるため問題ない。
【００２６】
続いて、本発明の第一の実施形態の変形例に係るパターン転写方法について説明する。図６は本発明の第一の実施形態の変形例に係るパターン転写方法の各工程図を示している。本実施例では、Ｆａｃｅ−ｕｐ方式のインプリントリソグラフィ工程における例を示している。Ｆａｃｅ−ｕｐ方式のインプリントリソグラフィの場合では、図６（ａ）に示すように、テンプレート４上に有機材料３を塗布し、それを基板１の被転写膜２にプレスした後、光（ＵＶ）を照射して有機材料３を硬化させている。そして、図６（ｂ）に示すように、テンプレート４及び有機材料３を同じ極性に帯電させることによって、テンプレート４と有機材料３との間に静電気力（反発力）が発生し、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができる。
【００２７】
以上示したように、本発明の第一の実施形態に係るパターン転写方法を用いることによって、テンプレート４と有機材料３との間に静電気力を発生させ、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができる。そうすることにより、テンプレート４の離型時に欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
続いて、本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法について説明する。図７は本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法の各工程図を示している。本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法では、第一の実施形態に加えてさらにテンプレート４のプレス時にテンプレート４及び有機材料３を異なる極性に帯電させることを特徴としている。
【００２９】
以下にその実施例について説明する。図７（ａ）は基板１上のパターン被転写膜２上に有機材料３を塗布した状態を示している。続いて、図７（ｂ）に示すように、テンプレート４を有機材料３にプレスする。ここで、図７（ｃ）に示すようにテンプレート４及び有機材料３を、帯電装置７を用いて帯電させる。具体的には、テンプレート４の有機材料３に接する側、すなわちテンプレート４の凹凸パターンが形成されている側の極性を、有機材料３表面の極性と異なる極性に帯電させる。本実施形態では、一例としてテンプレート４を正に、有機材料３を負に帯電させている。
【００３０】
テンプレート４と有機材料３とを異なる極性に帯電させることによって、テンプレート４と有機材料３との間に静電気力（引力）が発生し、有機材料３をテンプレート４の凹部に容易に充填することができる。ここで、テンプレート４及び有機材料３に帯電させる電荷の量は適宜変更することが可能であり、テンプレート４や有機材料３の性質に応じて設定することができる。
【００３１】
ここで、テンプレート４の凹部に有機材料３が完全に充填されている場合と、充填が不完全な場合についての比較を行う。図８は、それぞれテンプレート４の凹部に有機材料３が完全に充填されている場合と、充填が不完全な場合についての状態を表している。
【００３２】
図８（ａ）に示すように、テンプレート４の凹部に有機材料３が完全に充填されている場合には、離型時に同じ極性に帯電させることによりテンプレート４と有機材料３との間に十分な反発力を得ることができる。一方、図８（ｂ）に示すように、充填が不完全な場合には、テンプレート４と有機材料３との間に働く反発力が弱くなってしまう可能性がある。
【００３３】
従って、テンプレート４のプレス時にテンプレート４及び有機材料３を異なる極性に帯電させることにより、テンプレート４の凹部に有機材料３を充填させることができる。そうすることにより、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができ、テンプレート４の離型時に欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能となる。
【００３４】
なお、テンプレート４を有機材料３にプレスする前にそれぞれ異なる極性に帯電させておいても構わない。また、第一の実施形態と同様に、テンプレート４の凹凸パターン表面に導電性膜、例えば金属膜等をコーティングすることによってテンプレート４の凹凸パターンの表面に電荷が蓄積されやすくしても構わない。凹凸パターン表面に電荷が蓄積されやすくなることによりテンプレート４と有機材料３との間に容易に静電気力を発生させることができ、さらに欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能になるため望ましい。
【００３５】
加えて、テンプレート４の凹凸パターンの粗密や形状、アスペクト比等によって、導電性膜の有無、導電性膜の材料をそれぞれ変更しても構わない。例えば、パターンが密の領域には導電性膜を形成し、パターンが疎の領域には形成しないようにしても構わない。また、離型時の摩擦力が他のパターンよりも大きい高アスペクト比のパターンには、他のパターンに形成されている第一の導電膜よりも導電性の大きい第二の導電膜を形成して静電気力を高めても構わない。
【００３６】
なお、少なくともテンプレート４の凹部表面に導電性の膜が形成されていれば良く、テンプレート４の凸部表面には導電性の膜が形成されていなくても構わない。また、テンプレート４の表面に離型を容易にするための離型剤が塗布される場合があるが、この離型剤は静電気力の影響を阻害しない程度の厚さであるため問題ない。
【００３７】
有機材料３をテンプレート４の凹部に充填した後、図９（ａ）に示すように、光（ＵＶ）５を照射して有機材料３を硬化させる。その後、図９（ｂ）に示すように、例えば、テンプレート４を有機材料３と同じ極性に帯電させる。その後の工程は第一の実施形態と同じであるのでここでの説明は省略する。
【００３８】
以上示したように、本発明の第二の実施形態に係るパターン転写方法を用いることによって、テンプレート４のプレス時にテンプレート４及び有機材料３を異なる極性に帯電させることにより、テンプレート４の凹部に効率良く有機材料３を充填させることができる。そうすることにより、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができ、テンプレート４の離型時に欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能となる。
【実施例３】
【００３９】
続いて、本発明の第三の実施形態に係るパターン転写方法について説明する。図１０は本発明の第三の実施形態に係るパターン転写方法の各工程図を示している。本発明の第三の実施形態に係るパターン転写方法では、第一の実施例の変形例と第二の実施形態を組み合わせてさらに離型時のパターン欠陥の発生を抑制することを特徴としている。本実施形態では、第一の実施形態の変形例と同様にＦａｃｅ−ｕｐ方式のインプリントリソグラフィ工程を用いている。
【００４０】
以下にその実施例について説明する。図１０（ａ）はテンプレート４上に有機材料３を塗布した状態を表している。ここで、有機材料３は液体でテンプレート４上に供給されるため、図１０（ａ）中の拡大図に示すように、有機材料３の表面張力によってテンプレート４の凹部への有機材料３の充填が不十分となる可能性がある。
【００４１】
そこで本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、有機材料３をテンプレート４上に供給した後、テンプレート４及び有機材料３を、帯電装置７を用いて帯電させている。
【００４２】
具体的には、テンプレート４の有機材料３に接する側、すなわちテンプレート４の凹凸パターンが形成されている側の極性を、有機材料３表面の極性と同じ極性に帯電させる。本実施形態では、一例として正に帯電させている。
【００４３】
テンプレート４の凹部に有機材料３が完全に充填されている場合と、充填が不完全な場合についての比較は前述した第二の実施形態と同様である。つまり、テンプレート４の凹部に有機材料３が完全に充填されている場合には、離型時に同じ極性に帯電させることによりテンプレート４と有機材料３との間に十分な反発力を得ることができる。一方、充填が不完全な場合には、テンプレート４と有機材料３との間に働く反発力が弱くなってしまう可能性がある。
【００４４】
従って、テンプレート４のプレス時にテンプレート４及び有機材料３を同じ極性に帯電させることにより、テンプレート４の凹部に有機材料３を充填させることができる。そうすることにより、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができ、テンプレート４の離型時に欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能となる。
【００４５】
なお、有機材料３をテンプレート４上に塗布する前にそれぞれ同じ極性に帯電させておいても構わない。また、第一の実施形態と同様に、テンプレート４の凹凸パターン表面に導電性膜、例えば金属膜等をコーティングすることによってテンプレート４の凹凸パターンの表面に電荷が蓄積されやすくしても構わない。凹凸パターン表面に電荷が蓄積されやすくなることによりテンプレート４と有機材料３との間に容易に静電気力を発生させることができ、さらに欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能になるため望ましい。
【００４６】
加えて、テンプレート４の凹凸パターンの粗密や形状、アスペクト比等によって、導電性膜の有無、導電性膜の材料をそれぞれ変更しても構わない。例えば、パターンが密の領域には導電性膜を形成し、パターンが疎の領域には形成しないようにしても構わない。また、離型時の摩擦力が他のパターンよりも大きい高アスペクト比のパターンには、他のパターンに形成されている第一の導電膜よりも導電性の大きい第二の導電膜を形成して静電気力を高めても構わない。
【００４７】
なお、少なくともテンプレート４の凹部表面に導電性の膜が形成されていれば良く、テンプレート４の凸部表面には導電性の膜が形成されていなくても構わない。また、テンプレート４の表面に離型を容易にするための離型剤が塗布される場合があるが、この離型剤は静電気力の影響を阻害しない程度の厚さであるため問題ない。
【００４８】
有機材料３をテンプレート４の凹部に充填した後、図１１（ａ）に示すように、テンプレート４を基板１の被転写膜２にプレスした後、光（ＵＶ）５を照射して有機材料３を硬化させる。そして、図１１（ｂ）に示すように、テンプレート４を離す。
【００４９】
本実施形態では、テンプレート４への有機材料３の充填時に既にテンプレート４及び有機材料３を同じ極性に帯電させてあるため、離型時に改めて帯電させる必要は無く、第二の実施形態よりもスループットが向上すると考えられる。
【００５０】
離型後に、静電気除去装置を用いてテンプレート４及び有機材料３に帯電した電荷を除去する。なお、連続して複数のショットを行う場合には、テンプレート４及び有機材料３を帯電させたまま次のショットを行っても構わない。
【００５１】
以上示したように、本発明の第三の実施形態に係るパターン転写方法を用いることによって、テンプレート４のプレス時にテンプレート４及び有機材料３を同じ極性に帯電させることにより、テンプレート４の凹部に効率良く有機材料３を充填させることができる。そうすることにより、有機材料３からテンプレート４を容易に離すことができ、テンプレート４の離型時に欠陥の抑制や高スループットを実現することが可能となる。また本実施形態では、一度テンプレート４及び有機材料３を帯電させてしまえば極性を変えることなく連続してパターンを転写することが可能であるため、さらに高スループットを実現することが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    基板
２    被転写膜
３    有機材料
４    テンプレート
５    光（ＵＶ）
６    欠陥
７    帯電装置
８    静電気除去装置
９    導電膜
１０    第一の導電膜
１１    第二の導電膜
【図１】
2010258106.tif 000003
【図２】
2010258106.tif 000004
【図３】
2010258106.tif 000005
【図４】
2010258106.tif 000006
【図５】
2010258106.tif 000007
【図６】
2010258106.tif 000008
【図７】
2010258106.tif 000009
【図８】
2010258106.tif 000010
【図９】
2010258106.tif 000011
【図１０】
2010258106.tif 000012
【図１１】
2010258106.tif 000013