(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有する面を下向きにしたテンプレートに対して、硬化剤を接触させつつ相対的に移動させることにより、前記パターンに選択的に前記硬化剤を供給する工程と、
前記硬化剤が供給されたテンプレートと被処理基板を接触させる工程と、
前記テンプレートと前記被処理基板を接触させた状態で光を前記硬化剤に照射することにより前記硬化剤を硬化する工程と、
前記硬化剤を硬化後、前記テンプレートを前記被処理基板から離して硬化剤パターンを前記被処理基板上に形成する工程と、
前記硬化剤パターンに基づき、前記被処理基板を加工する工程と、
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記硬化剤は、撥水性添加剤を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記テンプレートのパターンに選択的に硬化剤を供給する工程の前に、前記テンプレートのパターン形成面を撥水化処理する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記テンプレートに対して前記硬化剤を接触させつつ相対的に移動させる工程において、前記テンプレートに対する前記硬化剤の後退接触角を３０°以上とすることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記テンプレートのパターンに選択的に硬化剤を供給した後、前記テンプレートと前記被処理基板を接触させる前に、前記テンプレートのパターン外部に残留する硬化剤を除去することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記テンプレートのパターンに選択的に硬化剤を供給する工程は、
前記硬化剤をノズル上に供給する工程と、
前記硬化剤が前記テンプレートに接触するように、前記ノズルと前記テンプレートを相対移動させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記テンプレートのパターンに選択的に硬化剤を供給した後、前記テンプレートと前記被処理基板を接触する前に、前記テンプレートの温度を上昇させることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記テンプレートのパターンに選択的に硬化剤を供給した後、前記テンプレートと前記被処理基板を接触させる前に、前記テンプレートに供給された硬化剤の周囲の雰囲気を減圧することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造工程、ハードディスクの製造工程、フォトアレイの製造工程などに用いられるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や記録媒体等のパターン形成方法として光インプリントリソグラフィ法が提案されている。
【０００３】
インプリントリソグラフィ法では、まず、インクジェット法により、光硬化樹脂の液滴を基板上の所望の位置に配置する。次に、基板と石英テンプレートを樹脂を介して接触させ、テンプレートに形成されている掘り込みパターン内に光硬化樹脂を充填する。次に、テンプレートを通して樹脂に光を照射し、樹脂を硬化させる。続いて、テンプレートを基板から離型し、エッチング等により基板上の樹脂の残膜を除去する。最後に、残膜が除去された樹脂パターンに基づいて基板を加工して、基板にパターンを形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、インクジェット法による光硬化樹脂の塗布には、ピコリットルオーダーの吐出量制御が求められる。テンプレートに形成されるテンプレートパターンの情報から、パターンの密度等に応じて基板上に塗出すべき光硬化樹脂の最適分布を計算し、吐出分布を制御される。
【０００５】
テンプレートパターンへの光硬化樹脂の充填は、毛細管現象により進行する。テンプレートパターン内部に樹脂が充填される過程において、テンプレート内部に密閉された気体（プロセス雰囲気）は光硬化樹脂に拡散、溶解する。これにより、テンプレートパターン内に樹脂が完全に充填される。
【０００６】
しかし、溶媒である光硬化樹脂の量は前述の塗出分布で決定されているため、テンプレートパターン内部の気体が光硬化樹脂に完全に溶解するために必要な樹脂量がテンプレートパターン近傍に存在しない場合に、前述の未充填欠陥が生じる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−８８３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、半導体装置等の製造に用いられるインプリントリソグラフィ方法において、パターン欠陥を低減することができるパターン形成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】
本発明の一態様に係るパターン形成方法は、パターンを有する面を下向きにしたテンプ
レートに対して、硬化剤を接触させつつ相対的に移動させることにより、前記パターンに
選択的に前記硬化剤を供給する工程と、前記硬化剤が供給されたテンプレートと被処理基
板を接触させる工程と、前記テンプレートと前記被処理基板を接触させた状態で光を前記
硬化剤に照射することにより前記硬化剤を硬化する工程と、前記硬化剤を硬化後、前記テ
ンプレートを前記被処理基板から離して硬化剤パターンを前記被処理基板上に形成する工
程と、前記硬化剤パターンに基づき、前記被処理基板を加工する工程と、を具備すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体装置等の製造に用いられるインプリントリソグラフィ方法において、パターン欠陥を低減することができるパターン形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第1の実施形態に係るパターン形成方法を実施するためのインプリント装置の概略図。
【図２】第1の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図３】第1の実施形態に係るパターン形成方法で用いられるスリットノズルの説明図。
【図４】第２の実施形態に係るパターン形成方法を実施するためのインプリント装置の概略図。
【図５】第２の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図６】第３の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図７】第４の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図８】第４の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図９】第５の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図１０】第５の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程図。
【図１１】第７の実施形態に係るパターン形成方法における気泡除去工程の説明図。
【図１２】第８の実施形態に係るパターン形成方法におけるテンプレート撥水化処理工程の説明図。
【図１３】第９の実施形態に係るパターン形成方法におけるテンプレート親水化処理工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
(第１の実施形態)
第１の実施形態に係る光インプリント法を実施するためのインプリント装置を、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るパターン形成方法に用いるインプリント装置の概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、インプリント装置１００は、被処理基板２００の主面（被パターン形成面）を上に向けて固定する被処理基板チャック１０４と、これを３次元的に移動させるための被処理基板用ステージ１０３と、スリットノズル１０８上に光硬化剤を供給する光硬化剤塗布手段１０５と、凹部パターンが形成されたインプリント用テンプレート３００を凹部パターン形成面が下方に向くように保持するテンプレート保持手段１０７と、テンプレート３００の凹部パターン内に硬化剤を充填するため、テンプレート凹部パターン形成面に対して硬化剤を接触させつつ相対移動するスリットノズル１０８と、テンプレート３００を介して光硬化剤を硬化するための光を照射する光源（例えば、UVランプ）１０６と、テンプレート上に残留した硬化剤を除去するためのクリーニングノズル１０９と、を具備している。インプリント用のテンプレート３００は、透明な石英基板にプラズマエッチングで凹部パターンが形成されたもの等である。なお、被処理基板２００及びテンプレート３００は、図１の装置１００を利用する際に装置内部にセットされるものであり、本装置１００の構成には含まれない。また、クリーニングノズル１０９は省略可能である。
【００１５】
続いて、本実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を、図２（ａ）〜図２（ｆ）を参照して説明する。図２（ａ）〜図２（ｆ）は、本実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を示す工程図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）における、上図は工程平面図であり、下図は工程断面図であり、それぞれの位置関係が対応している。図２（ｃ）〜図２（ｆ）は、工程断面図である。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、図１に示したインプリント装置のスリットノズル１０８に光硬化剤塗布手段１０５（図示を省略）から硬化剤を供給し、硬化剤のパドル（液溜）２０１を形成する。テンプレート３００のパターン３０１が形成された面は下方を向き、スリットノズル１０８の上方に形成された硬化剤パドル２０１と相対させる。ここで、パドル２０１の長さ、幅、高さは、それぞれ２６ｍｍ、３ｍｍ、１ｍｍ程度であり、液量は約８０ｎｌである。テンプレート３００表面のパターン３０１は、２６ｍｍ×３３ｍｍの領域に形成されている。供給する光硬化剤２０１の液量は、硬化剤２０１を充填すべきテンプレートパターン３０１の総体積と同じ体積のプロセス雰囲気（パターン３０１内部の雰囲気）が完全に溶解可能な液量以上に設定される。例えば、パターン開口率２５％、パターン深さ１００ｎｍのテンプレートに対して、プロセス雰囲気の飽和溶解量が１０ｍｌ／ｌである光硬化剤２０１を使用する場合、２１．４５ｎｌ以上の液量のパドルを使用する。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、スリットノズル１０８上のパドル２０１をテンプレート３００のパターン面に接触させつつ、スリットノズル１０８をテンプレート３００との平行を保ちながらテンプレート３００のパターンエリアに対してスキャンする。この際、スリットノズル１０８及びテンプレート３００のいずれか、あるいはそれら両方を移動させることで、スリットノズル１０８をテンプレート３００に対して相対移動する。ここで、離型処理が施された石英テンプレート３００に対する硬化剤２０１の静止接触角は７０°前後である。
【００１８】
パドル２０１とテンプレートパターン３０１が接触すると、毛細管現象により瞬時にパターン３０１内に硬化剤２０１が進入し、充填が完了する。テンプレートパターン３０１内にプロセス雰囲気が一時封入されても、硬化剤パドル２０１で封止されたプロセス雰囲気は１００μｍ／ｓ程度の速度で硬化剤２０１中に拡散、溶解する。このため、硬化剤２０１がパターン３０１内に十分に充填されないことによる欠陥に至ることはない。
【００１９】
図３に、スキャン時のスリットノズル１０８に形成される硬化剤２０１の様子を示す。図３の上図はスリットノズル１０８の平面図、下図はスリットノズル１０８の断面図である。スリットノズル１０８には、硬化剤２０１の給液ライン１０９及び廃液ライン１１０が接続されている。図３（ａ）に示すように、スキャン開始前には、硬化剤２０１が光硬化剤塗布手段１０５（図示を省略）から給液ライン１１０を通してスリットノズル１０８に供給される。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、スキャン中には、スリットノズル１０８上の硬化剤２０１へプロセス雰囲気が溶解されていく。図３（ｄ）に示すように、スキャン終了後、スリットノズル１０８の硬化剤２０１の残液は廃液ライン１１１からすべて排出される。次のスキャン開始時には、図３（ａ）に示すように、新たな硬化剤２０１が供給される。このため、硬化剤２０１へのプロセス雰囲気の拡散、溶解性能は常に安定しており、パターン欠陥を安定して防止することができる。
【００２０】
テンプレートパターン３０１以外の領域の一部に不要な光硬化剤２０１が残留した場合、図２（ｃ）に示すように、クリーニングノズル１０９をテンプレート３００の表面に対してスキャンすることで、不要な硬化剤２０１を除去することができる。クリーニングノズル１０９は、Ｎ２ガスの吹き出し口と吸い込み口を備えており、スキャン時には、吹き出し口から残留する光硬化剤２０１にＮ２ガスを吹き付け、吸い込み口から硬化剤２０１とＮ２ガスを吸い込むことで、残留硬化剤２０１を除去することができる。なお、このクリーニングノズル１０９を用いたクリーニング工程は、不要な硬化剤２０１の残留がなければ、省略することができる。
【００２１】
続いて、テンプレートパターン３０１に硬化剤２０１を充填したのち、図２（ｄ）に示すように、テンプレート３００と基板２００表面を平行に保持しながら徐々に接近させ接触させ、基板と密着させる。
【００２２】
続いて、図２（ｅ）に示すように、テンプレート３００を介して光硬化剤２０１にＵＶ光を照射して光硬化させる。
【００２３】
最後に、図２（ｆ）に示すように、テンプレート３００を基板２００から離型し、硬化剤パターン２０２を形成する。
【００２４】
さらに、硬化剤パターンを形成後、硬化剤パターンをマスクに、基板２００を加工することにより、基板２００にパターンを形成することができる。
【００２５】
本実施形態に係るパターン形成方法によれば、テンプレート３００のパターン３０１に硬化剤を選択的に供給することで硬化剤２０１の未充填を防ぐことができるので、硬化剤パターン２０２の欠陥を低減することができる。
【００２６】
なお、本実施形態に係るパターン形成方法では、テンプレート３００のパターン面を、鉛直下方を向くように保持し、スリットノズル１０８の鉛直上方に硬化剤パドル２０１を供給する配置を記載したが、テンプレート３００のパターン３０１面を鉛直上方を向くように保持し、スリットノズル１０８の鉛直下方に硬化剤パドル２０１を形成するような配置で実施することもできる。この場合、装置１００の構成において、テンプレート保持手段１０７が、テンプレートパターン面が上方を向くようにテンプレート３００を保持する。
【００２７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る光インプリント法を実施するためのインプリント装置を、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るインプリント法を実施するためのインプリント装置の概略図である。
【００２８】
図４に示すインプリント装置４００は、被処理基板５００の主面（被パターン形成面）を下方に向けて固定する被処理基板チャック４０４と、これを３次元的に移動させるための被処理基板用ステージ４０３、テンプレート６００の凹凸パターンに選択的に光硬化材料を供給する光硬化剤塗布手段４０５と、インプリント用テンプレート６００を凹部パターン形成面が上方に向くように保持するテンプレート保持手段４０７と、テンプレート６００に塗布された光硬化剤をパターン内に充填するためのスキージ４０８と、テンプレートを介して光硬化剤を硬化するための光を照射する光源４０６（例えばＵＶランプなど）と、不要な硬化剤を除去するためのクリーニングノズル４０９と、を具備している。インプリント用のテンプレート６００は、透明な石英基板にプラズマエッチングで凹凸のパターンが形成されたもの等である。なお、被処理基板５００及びテンプレート６００は、図１０の装置４００を利用する際に装置内部にセットされるものであり、本装置４００の構成には含まれない。また、クリーニングノズル４０９は省略可能である。図１に示すインプリント装置と異なる点は、被処理基板５００の主面が下方に向くように保持されている点、スリットノズル１０８の代わりにスキージ４０８が搭載されている点である。
【００２９】
続いて、本実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を、図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を示す工程図である。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）における、上図は工程平面図であり、下図は工程断面図であり、それぞれの位置関係が対応している。図５（ｃ）は、工程断面図である。
【００３０】
まず、図５（ａ）に示すように、テンプレート６００の掘り込みパターン６０１が形成された領域外のパターン隣接領域に光硬化剤塗布手段４０５（図示を省略）から光硬化剤５０１を吐出し、直線状に硬化剤液滴５０１を並べる。ここで、液滴５０１の量は５００ｎｌ／ドット、滴下数は７ドット、滴下ピッチは４．３ｍｍである。滴下した光硬化樹脂５０１の総量は３．５ｕｌになる。
【００３１】
テンプレート６００表面の掘り込みパターン６０１は、２６ｍｍ×３３ｍｍの領域に形成されている。供給する光硬化剤５０１の総液量は、テンプレート６００に形成した掘り込みパターン６０１の総体積以上に設定する。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、剣スキージ４０８により液滴５０１をテンプレート６００表面に沿って相対移動させる。移動開始直後に液滴５０１は互いに結合し、スリット状のパドル（液溜まり）５０１を形成する。パドル（液溜まり）５０１はテンプレート６００に接触しつつ、スキージ４０８によりテンプレート６００に対して相対移動する。テンプレート６００の掘り込みパターン形成領域をスキャンすると、毛細管現象により瞬時にパターン６０１内に硬化剤５０１が進入し充填が完了する。スキャンが終了後、スリット状パドルの残液５０１は、装置４００に設置された回収機構によりテンプレート表面から完全に除去される。なお、第１の実施形態と同様、クリーニングノズル４０９をスキャンすることで、残留液滴５０１を除去することも可能である。
【００３３】
次に、図５（ｃ）に示すように、テンプレート６００と基板５００を平行に保持しながら徐々に接近させ接触させ、テンプレート６００と基板５００とを密着させる。
【００３４】
その後は、図２（ｅ）及び図２（ｆ）に示す工程と同様、テンプレート６００を介して光硬化剤５０１に光を照射して光硬化させ、テンプレート６００を基板５００から離型して、基板５００上に光硬化剤パターンを形成する。さらに、光硬化剤パターンをマスクに基板５００を加工して、基板５００にパターンを形成する。
【００３５】
本実施形態に係るパターン形成方法によれば、テンプレート６００のパターン６０１に硬化剤５０１を選択的に供給することで硬化剤５０１の未充填を防ぐことができるので、硬化剤パターンの欠陥を低減することができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を、図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を示す工程図である。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）における、上図は工程平面図であり、下図は工程断面図であり、それぞれの位置関係が対応している。図６（ｃ）は、工程断面図である。
【００３７】
なお、本実施形態に係るインプリント法を実施するためのインプリント装置は、図４に示すインプリント装置とほぼ同様の構成であり図示を省略するが、テンプレート保持機構４０７が、保持されているテンプレートを回転させることができるように構成されている点、スキージ４０８が備えられていない点で異なる。
【００３８】
まず、図６（ａ）に示すように、テンプレート８００を回転させながら、テンプレート８００表面の掘り込みパターン８０１が形成された領域の中央付近に硬化剤塗布手段（硬化剤塗布ノズル）８０５から、光硬化剤７０１を吐出し、回転塗布を行う。硬化剤液７０１が、テンプレート８００に接触しつつ、塗布地点からテンプレート８００の外周方向へ相対移動し、テンプレート８００の掘り込みパターン８０１領域を通過する際、毛細管現象により瞬時にパターン８０１内に硬化剤液７０１が進入し充填が完了する。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、硬化剤塗布ノズル８０５からの硬化剤液７０１の供給を停止後、テンプレート８００の回転を継続することで掘り込みパターン８０１以外に付着した硬化剤液７０１をテンプレート８００から完全に除去する。その際、テンプレート８００の表面に残存した硬化剤液７０１は、回転による遠心力によりテンプレート８００の外周方向へ移動し、さらにテンプレート外部へ移動する。その後、テンプレート８００の回転を停止する。
【００４０】
次に、図６（ｃ）に示すように、テンプレート８００と基板７００を平行に保持しながら徐々に接近させ接触させ、テンプレート８００と基板７００とを密着させる。
【００４１】
その後は、図２（ｅ）及び図２（ｆ）に示す工程と同様、テンプレート８００を介して光硬化剤７０１に光を照射して光硬化させ、テンプレート８００を基板７００から離型して、基板７００上に光硬化剤パターンを形成する。さらに、光硬化剤パターンをマスクに基板７００を加工して、基板７００にパターンを形成する。
【００４２】
本実施形態に係るパターン形成方法によれば、回転塗布により、テンプレートパターン８０１内のプロセス雰囲気が溶解するのに必要な量の硬化剤５０１をテンプレートに塗布することができる。テンプレート８００のパターン８０１に硬化剤７０１を選択的に供給することで硬化剤５０１の未充填を防ぐことができ、硬化剤パターンの欠陥を低減することができる。
【００４３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を、図７（ａ）〜図７（ｅ）、図８（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図７（ａ）〜（ｅ）、図８（ａ）〜（ｅ）は、第４の実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を説明する工程断面図である。図７（ａ）〜（ｅ）は、テンプレートのパターン面を下方、被処理基板を上方に向けて保持して被処理基板上にパターンを形成する方法を示しており、図８（ａ）〜（ｅ）は、テンプレートのパターン面を下方、被処理基板を上方に向けて保持して被処理基板上にパターンを形成する方法を示している。
【００４４】
まず、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、テンプレート１０００に形成されたパターン１００１内に光硬化剤９０１を充填する。ここでの充填方法は、第１乃至第３の実施形態に係るパターン形成方法で説明したような方法、すなわち、スリットノズル、スキージ、回転塗布を利用した充填方法のいずれかを利用することができる。スリットノズルを用いた硬化剤９０１の充填方法では、図７（ａ）のように、テンプレート１０００のパターン形成面が下方、被処理基板９００が上方に向けられて保持される。一方、スキージや回転塗布を用いた硬化剤９０１の充填方法では、図８（ａ）のように、テンプレート１０００のパターン形成面が上方に、被処理基板９００が下方に向けられて保持される。
【００４５】
続いて、テンプレート１０００のパターン形成面が下方に向けられている場合には、図７（ｂ）に示すように、インクジェット法によりテンプレート１０００下方に保持された基板９００上に光硬化剤９０１を最適な分布で滴下する。あるいは、図７（ｂ’）に示すように、回転塗布法により、ノズル１００２から基板９００上に膜状の硬化剤９０１を形成してもよい。なお、基板９００上への硬化剤９０１の形成は、テンプレート１０００のパターンに硬化剤を充填する工程より前に行ってもよい。
【００４６】
一方、テンプレート１０００のパターン形成面が上方に向けられている場合には、図８（ｂ）に示すように、ノズル１００２からインクジェット法によりテンプレート１０００のパターン形成面上に光硬化剤９０１を最適な分布で滴下する。あるいは、図８（ｂ’）に示すように、回転塗布法により、ノズル１００２からテンプレート１０００のパターン形成面上に膜状の硬化剤９０１を形成してもよい。それらの結果、硬化剤９０１はテンプレート１０００のパターン外部の表面上に形成される。
【００４７】
このとき、掘り込みパターン１００１内部には既に硬化剤９０１が充填されているため、硬化剤９０１の滴下分布は使用するテンプレート１０００の掘り込みパターン（形状、サイズ、深さ、密度など）に依存しない。総滴下量は、テンプレート１０００と基板９００とを接触させた際に生じる硬化剤９０１の残膜（ＲＬＴ）が、所望の膜厚となるように調整してある。例えば、ＲＬＴ膜厚として１５ｎｍを得るには、総滴下量を約１３ｎｌにする。
【００４８】
次に、図７（ｃ）又は図８（ｃ）に示すように、被処理基板９００とテンプレート１０００を相対移動させて、被処理基板９００とテンプレート１０００とを硬化剤９０１を介して密着させる。このとき、テンプレート１０００または基板９００の表面に形成した硬化剤液滴９０１の頭頂部がテンプレートに最初に接触する。接触と同時に毛細管現象による毛管力が働き、基板表面とテンプレート表面に形成された隙間に沿って硬化剤液９０１が広がり基板９００とテンプレート１０００が自動的に密着する。この際、被処理基板９００とテンプレート１０００の界面には硬化剤９０１の残膜が形成される。
【００４９】
続いて、図７（ｄ）又は図８（ｄ）に示すように、テンプレート１０００を介して光硬化樹脂９０１にＵＶ光を照射して光硬化させる。
【００５０】
さらに、図７（ｅ）又は図８（ｅ）に示すように、テンプレート１０００を基板２００から離型し、硬化剤パターン９０２を形成する。
【００５１】
さらに、図７（ｆ）又は図８（ｆ）に示すように、硬化剤パターン９０２の残膜をエッチングにより除去したのち、硬化剤パターンをマスクに、基板９００を加工することにより、基板９００にパターンを形成することができる。
【００５２】
本実施形態に係るパターン形成方法によれば、前述の実施形態に係るパターン形成方法と同様、テンプレート１０００のパターン１００１に充填される硬化剤９０１の未充填を防ぐことができるので、硬化剤パターンの欠陥を低減することができる。
【００５３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を、図９（ａ）〜図９（ｄ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｄ）を参照して説明する。図９（ａ）〜（ｄ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第５の実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法を説明する工程断面図である。図９（ａ）〜（ｄ）は、テンプレートのパターン形成面を下方、被処理基板を上方に向けて保持して被処理基板上にパターンを形成する方法を示しており、図１０（ａ）〜（ｄ）は、テンプレートのパターン形成面をを下方、被処理基板を上方に向けて保持して被処理基板上にパターンを形成する方法を示している。
【００５４】
まず、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、テンプレート１３００に形成されたパターン１３０１内に光硬化剤１２０１を充填する。ここでの充填方法は、第１乃至第３の実施形態に係るパターン形成方法で説明したような方法、すなわち、スリットノズル、スキージ、回転塗布を利用した充填方法のいずれかを利用することができる。図９（ａ）のように、スリットノズルを用いた硬化剤１２０１の充填方法では、テンプレート１３００のパターン形成面が下方、被処理基板１２００が上方に向けられて保持される。一方、図１０（ａ）のように、スキージや回転塗布を用いた硬化剤１２０１の充填方法では、テンプレート１３００のパターン形成面が上方に、被処理基板１２００が下方に向けられて保持される。供給する光硬化剤１２０１の液量は、テンプレート１３００に形成した掘り込みパターン１３０１の総体積と同じ体積のプロセス雰囲気が完全に溶解可能な液量以上に設定してある。また、必要であれば、第１の実施形態等と同様、充填後に生じた余分な硬化剤１２０１をクリーニングノズルにより除去する。
【００５５】
本実施形態に係るインプリント法によるパターン形成方法では、この硬化剤１２０１の充填工程の際、テンプレート１３００の少なくともパターン形成面が−２５℃に保持されている。硬化剤１２０１をテンプレート１３００に接触させる前に、テンプレート１３００の温度が−２５℃に保持されていることが好ましい。テンプレート１３００の温度を調整した後、テンプレート１３００をインプリント装置に設置してもよいし、インプリント装置内に設けられた温度調整手段によりテンプレート１３００の温度を調整してもよい。
【００５６】
硬化剤１２０１の充填が完了したのち、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように、テンプレートのパターン面近傍に配置したホットプレート等の加熱装置１２０２を用いて、テンプレート１３００の温度を室温、例えば２５℃まで上昇させる。これにより、図９（ｃ）、図１０（ｃ）に示すように、パターン１３０１の内部に充填された硬化剤１２０１の体積が１％程度膨張し、テンプレート１３００のパターン面に対して硬化剤１２０１の表面が盛り上がる。
【００５７】
なお、加熱装置１２０２は、インプリント装置内に保持されるテンプレート１３００の近傍に設置されており、図９（ｂ）、図１０（ｂ）のように保持されたテンプレート１３００のパターン面側近傍に設けられてもよいし、あるいは、テンプレートのパターン面と反対の面側近傍に設けられていてもよい。また、図９（ｂ）、図１０（ｂ）では、加熱装置１２０２を用いたが、加熱装置を用いずに、一定時間室温で保持することにより、テンプレート１３００及び硬化剤１２０１の温度を上昇させてもよい。
【００５８】
続いて、図９（ｄ）、図１０（ｄ）に示すように、テンプレート１３００のパターン形成面と基板１２００を平行に保持しながら徐々に接近させ接触させ、テンプレート１３００と基板１２００とを密着させる。
【００５９】
その後、前述の第１の実施形態等と同様、テンプレート１３００を介して光硬化剤１２０１に光を照射して光硬化させる。硬化剤１２０１を十分に硬化させた後、テンプレート１３００を基板１２００から離型して、基板１２００上に硬化剤パターンを形成する。さらに、硬化剤パターンをマスクに、基板１２００を加工して、基板１２００にパターンを形成する。
【００６０】
本実施形態に係るパターン形成方法によれば、テンプレート１３００のパターン１３０１に充填される硬化剤１２０１の未充填を防ぐことができるので、硬化剤パターンの欠陥を低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係るパターン形成方法によれば、基板側に光硬化剤層を形成しなくても、基板とテンプレートに充填された硬化剤が接触しやすくなり、転写欠陥を低減することができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
本実施形態に係るパターン形成方法を説明する。本実施形態に係るパターン形成方法は、前述または後述の各実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法等、すなわち、テンプレート基板の凹部に選択的に硬化剤を充填するパターン形成方等において、硬化剤に撥水性添加剤を含有したことを特徴とする。その他の構成・方法は、他の実施形態に係るパターン形成方法と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
硬化剤に添加する撥水性添加剤としては、フッ素を含有した界面活性剤などを用いることができる。界面活性剤の種類としては脂肪酸系、直鎖アルキルベンゼン系、高級アルコール系、アルファオレフィン系、ノルマルパラフィン系、アルキルフェノール系、アミノ酸系、ベタイン系、アミンオキシド系、第四級アンモニウム塩系などから選択されることが望ましい。
【００６４】
スリットノズルやスキージを用いて、あるいは、回転塗布法により、テンプレートに対して硬化剤を接触させつつ相対的に移動させてテンプレートパターンに硬化剤を充填する際、撥水性添加剤を含有した硬化剤を用いることで、テンプレートに対する硬化剤の後退接触角を大きくすることができる。たとえば、後退接触角を３０°以上とすることができる。これにより、硬化剤がパターン以外のテンプレート部分に残留しにくくなり、さらには離型時の離型性が向上するため、欠陥を低減することができる。
【００６５】
なお、撥水性添加剤を含まなくともテンプレートに対する後退接触角が大きい（例えば、３０°以上）硬化剤であれば、前述の効果を得ることができる。
【００６６】
（第７の実施形態）
本実施形態に係るパターン形成方法を、図１１を参照して説明する。本実施形態に係るパターン形成方法は、前述または後述の各実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法、すなわち、テンプレート基板に対して硬化剤を接触させつつ相対移動させて、硬化剤をテンプレートパターンに充填するパターン形成方法において、テンプレートパターンに充填された硬化剤中または硬化剤とテンプレートの界面に発生した気泡を除去することを特徴とする。その他の構成・方法は、他の実施形態に係るパターン形成方法と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
図１１は、本実施形態に係るパターン形成方法における気泡除去工程を説明する図である。図１１に示すように、本実施形態に係るパターン形成方法における気泡除去工程では、テンプレート１５００のパターン１５０１に対して硬化剤１４０１を接触させつつ相対的に移動させることで硬化剤１４０１を充填した後、基板１４００とテンプレート１５００を接着させる前、テンプレート１５００周辺のプロセス雰囲気を真空ポンプ１５０２で排出し、硬化剤１４０１内の気泡を除去する。特に、テンプレート１５００のパターン形成面を上方に向けて硬化剤を充填する場合、例えば前述の実施形態のようにスキージを用いて硬化剤１４０１を充填する場合には、硬化剤１４０１内あるいは硬化剤１４０１とテンプレート１５００の界面に気泡が発生しやすいので、真空ポンプによる圧力制御により大きな気泡除去効果が得られる。また、テンプレート１５００のパターン外部の表面上に硬化剤１４０１を塗布する場合は、その塗布工程前に、気泡除去を実施することが好ましい。
【００６８】
真空ポンプ１５０２は、インプリント装置内に設置されており、装置内に保持されたテンプレート１５００及びテンプレート１５００の周辺雰囲気（供給された硬化剤１４０１の周辺の雰囲気）を囲うような容器１５０３を有し、容器１５０３内の気体を排出あるいは容器１５０３内へ気体を導入することで、容器１５０３内の圧力を調整することができる。
【００６９】
真空ポンプ１５０２を用いて容器１５０３内の気体を排出することにより、容器１５０３内、すなわち供給された硬化剤１４０１の周辺の雰囲気が減圧され、充填された硬化剤１４０１内あるいは硬化剤１４０１とテンプレート１５００の界面に生じた微小な気泡（プロセス雰囲気）が脱泡される。これにより、硬化剤１４０１の欠陥及び硬化剤に形成されるパターンの欠陥を防止することができる。
【００７０】
なお、前述または後述の各実施形態に係るテンプレートパターンに選択的に硬化剤を供給するパターン形成方法以外であっても、テンプレート基板に対して硬化剤を接触させつつ相対移動させて、硬化剤をテンプレートパターンに充填するパターン形成方法であれば、本実施形態に係る気泡除去工程を適用できる。
【００７１】
（第８の実施形態）
本実施形態に係るパターン形成方法を、図１２を参照して説明する。本実施形態に係るパターン形成方法は、前述または後述の各実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法、すなわち、テンプレート基板の凹部に選択的に硬化剤を充填するパターン形成方法において、テンプレートに撥水化処理を施すことを特徴とする。その他の構成・方法は、他の実施形態に係るパターン形成方法と同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
図１２は、本実施形態に係るパターン形成方法における撥水化処理工程を説明する図である。図１２に示すように、本実施形態に係るパターン形成方法における撥水化処理工程では、テンプレート１７００をチャンバー内１７０１に保持して、室温でドライ窒素ガス（Ｎ２）によりバブリングしたヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）１７０２をチャンバー１７０１内に導入し，テンプレート１７００をＨＭＤＳ雰囲気に６０秒間晒すことでテンプレート１７００表面を撥水化した。テンプレートに硬化剤を塗布する前、あるいは、基板上に塗布された硬化剤にテンプレートを接触させる前に、テンプレートを撥水化させることが好ましい。
【００７３】
撥水化処理の前後でテンプレート１７００に対する純水の接触角は約２０°から６０°まで上昇した。なお、本実施形態に係るパターン形成方法における撥水性処理剤としては、ＨＭＤＳに限定されず、シリコンを含有しないフッ素系化合物であることが望ましい。
【００７４】
スリットノズルやスキージを用いて、あるいは、回転塗布法により、テンプレートに対して硬化剤を接触させつつ相対的に移動させてテンプレートパターンに硬化剤を充填する際、テンプレートに撥水化処理を施しておくことで、テンプレートに対する硬化剤の後退接触角を大きくすることができる。たとえば、後退接触角を３０°以上とすることができる。これにより、硬化剤がパターン以外のテンプレート部分に残留しにくくなり、さらには離型時の離型性が向上するため、欠陥を低減することができる。
【００７５】
なお、テンプレート材料を適宜選択することにより、テンプレートに対する硬化剤の後退接触角を大きくする（例えば、３０°以上）ことができれば、テンプレートを撥水化処理しなくともよい。そのようなテンプレートを用いることで前述の効果を得ることができる。
【００７６】
（第９の実施形態）
本実施形態に係るパターン形成方法を、図１３を参照して説明する。本実施形態に係るパターン形成方法は、前述または後述の各実施形態に係るインプリント法を用いたパターン形成方法、すなわち、テンプレート基板の凹部に選択的に硬化剤を充填するパターン形成方法において、テンプレートのパターン内部の底面及び側面部を親水化することを特徴とする。その他の構成・方法は、他の実施形態に係るパターン形成方法と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
図１３は、本実施形態に係るパターン形成方法における親水化処理工程を説明する図である。この親水化処理工程では、まず、図１３（ａ）に示すように、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により、テンプレート１９００のパターン１９０１が形成された面に金属膜、金属酸化膜、金属窒化膜のいずれかの親水性の金属含有膜１９０２を形成する。金属含有膜１９０２は、Ｓｉ、Ｔｉ及びＡｌのいずれか一つの金属を含む膜であることが望ましい。なお、この親水化処理工程は、テンプレート１９００のパターン１９０１内部に硬化剤を充填する前であれば、いつでも実施することができる。
【００７８】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、ＣＭＰ法を用いて、テンプレート１９００の金属含有膜１９０２を研磨除去する。これにより、テンプレート１９００の表面を露出させるとともに、テンプレート１９００のパターン１９０１内部の底面及び側面に選択的に金属含有膜１９０２を形成する。さらに、その後、第８の実施形態で説明したようなテンプレート１９００のパターン１９０１形成面の撥水化処理を行ってもよい。
【００７９】
その後、他の実施形態と同様の方法により、親水性の金属含有膜１９０２が形成されたテンプレート１９００を用いて、硬化剤パターンを形成する。
【００８０】
本実施形態に係るパターン形成方法では、テンプレートパターン内部を親水化することにより、テンプレートパターン内部のみ硬化剤の接触角を低減することができるため、毛管力が強まり、充填性が向上する。一方、テンプレート表面はテンプレートパターン内部に対して相対的に撥水性であり、硬化剤がパターン以外の部分に残留しにくくなり、パターン転写時の欠陥を低減することができる。
【符号の説明】
【００８１】
２００、５００、７００、９００、１２００・・・被処理基板
３００、６００、８００、１０００、１３００、１５００、１７００、１９００・・・テンプレート
３０１、６０１、８０１、１００１、１３０１、１５０１、１９０１・・・テンプレートパターン
２０１、５０１、７０１、９０１、１２０１、１４０１・・・硬化剤
２０２、９０２・・・硬化剤パターン
１０８・・・スリットノズル
１０９・・・スキージ 
【図１】
0005443103.tif 000002
【図２】
0005443103.tif 000003
【図３】
0005443103.tif 000004
【図４】
0005443103.tif 000005
【図５】
0005443103.tif 000006
【図６】
0005443103.tif 000007
【図７】
0005443103.tif 000008
【図８】
0005443103.tif 000009
【図９】
0005443103.tif 000010
【図１０】
0005443103.tif 000011
【図１１】
0005443103.tif 000012
【図１２】
0005443103.tif 000013
【図１３】
0005443103.tif 000014