(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基材の一主面に凹凸パターンを形成したテンプレートを、被加工基板上の光硬化性材料に押し付けると共に、前記テンプレートを介して前記光硬化性材料を感光させる光を照射することによって、前記光硬化性材料を光硬化させて前記凹凸パターンを転写するインプリント用テンプレートであって、
インプリントに際して、前記光硬化性材料が毛細管力によって前記テンプレートのフィールドエッジに沿って均一に濡れ広がるのを補助し、かつ余分な前記光硬化性材料を吸収するための補助パターンが設けられており、
前記補助パターンが、前記フィールドエッジの周辺に、前記フィールドエッジに平行に設けられているセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンであり、
前記ラインパターンが、パターン幅５００ｎｍ以下であることを特徴とするインプリント用テンプレート。
【請求項２】
前記光硬化性材料が、インクジェット方式で塗布形成されたことを特徴とする請求項１に記載のインプリント用テンプレート。
【請求項３】
前記補助パターンが、前記フィールドのスクライブ領域でない前記フィールドエッジの周辺に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインプリント用テンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な凹凸パターンを形成するインプリント法に用いるテンプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に半導体デバイスにおいては、微細化の一層の進展により高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。このような中、半導体デバイスのパターンを作製する要となるリソグラフィ技術は、デバイスパターンの微細化が進むにつれ露光波長の問題などからフォトリソ方式の限界が指摘され、また、露光装置などが極めて高価になってきている。
【０００３】
その対案として、近年、微細凹凸パターンを用いたナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）法が注目を集めている。１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたインプリント法は、装置価格や使用材料などが安価でありながら、１０ｎｍ程度の高解像度を有する微細パターンを形成できる技術として期待されている（特許文献１参照）。
【０００４】
インプリント法は、予め表面にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したテンプレートを、被加工基板表面に塗布形成された樹脂などの転写材料に押し付けて力学的に変形させて凹凸パターンを精密に転写し、パターン形成されたインプリント材料をレジストマスクとして被加工基板を加工する技術である。一度テンプレートを作製すれば、ナノ構造が簡単に繰り返して成型できるため高いスループットが得られて経済的であるとともに、有害な廃棄物が少ないナノ加工技術であるため、近年、半導体デバイスに限らず、さまざまな分野への応用が進められている。
【０００５】
このようなインプリント法には、熱可塑性樹脂を用いて熱により凹凸パターンを転写する熱インプリント法や、光硬化性材料を用いて紫外線により凹凸パターンを転写する光インプリント法（例えば、特許文献２参照）などが知られている。転写材料としては、熱インプリント法では熱可塑性樹脂、光インプリント法では光硬化性樹脂などの光硬化性材料（本発明では、レジストとも言う）が用いられる。光インプリント法は、室温で低い印加圧力でパターン転写でき、熱インプリント法のような加熱・冷却サイクルが不要でテンプレートや樹脂の熱による寸法変化が生じないために、解像性、アライメント精度、生産性などの点で優れていると言われている。
【０００６】
インプリント法で用いられるテンプレートには、パターン寸法の安定性、耐薬品性、加工特性などが求められる。インプリント法においては、テンプレートのパターン形状を忠実に樹脂などの転写材料に転写しなければならないので、光インプリント法の場合を例に取ると、一般的には光硬化に用いる紫外線を透過する石英ガラスがテンプレートに用いられている。
【０００７】
インプリント法における転写材料の塗布方法には、スピンコート方式やインクジェット方式などが用いられる。スピンコート方式はレジスト塗布面全面が均一膜厚となる塗布方法である。しかし、インプリント法では、塗布するレジストの必要量を転写すべきパターン密度に応じて変化させる必要が生じるため、インクジェット方式を用いてパターン領域ごとに必要な量の転写材料を塗布する方法が用いられる場合が多い。図面を用いて説明する。
【０００８】
図３は、光インプリント法におけるテンプレートの１フィールド３１に、例えばパターン密度の異なる２つのパターンＡ３２とパターンＢ３３が存在する場合を示す平面模式図である。１フィールドはインプリントする際の１ショットサイズに相当する。パターンＡのパターン密度比が５０％、パターンＢのパターン密度比が３０％であるとすると、このテンプレートを被加工基板上の塗布膜厚が均一なレジストに押し付けてパターン形成したとき、被加工基板上のレジストパターンの断面模式図は図４のようになる。図４（ａ）はパターンＡ、図４（ｂ）はパターンＢによる転写レジスト像である。
【０００９】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン４１の膜厚Ｔ１とレジストパターン４３の膜厚Ｔ２は同じである（Ｔ１＝Ｔ２）。しかし、レジスト塗布膜厚が均一で同じであると、パターンＡとパターンＢとではテンプレートの凹部を充填するレジスト量が異なるので、インプリント後のパターンＡの残膜４２の膜厚ｔ１とパターンＢの残膜４４の膜厚ｔ２は異なり、パターン密度比が小さいパターンＢの残膜の方が厚くなる（ｔ１＜ｔ２）。残膜は後のドライエッチング工程で除去されるが、残膜厚に膜厚差があるとエッチングが不均一となってパターン寸法にばらつきを生じ、目的とするレジストパターンを形成することができなくなる。そのために、インプリント法においては、フィールド内を所定の領域毎に分けて塗布量を制御してレジスト塗布することが可能なインクジェット方式がよく用いられている。
【００１０】
インクジェット方式は、液滴状のインプリント用レジストを被加工基板上に塗布するが、通常、１滴の滴下量は１ピコリットル〜１０ピコリットルの範囲である。インクジェット方式を用いる場合、パターンサイズとそこから導きだされるレジスト高さやパターン部以外に形成される残膜の膜厚の許容値などから計算される必要レジスト量と、現行のインクジェット技術で現実的である１滴の滴下量を考慮すると、インクジェットによる滴下の間隔は１００μｍ前後になる。さらに、インプリントするパターン密度なども考慮し、被加工基板と対向するテンプレートの表面に形成された所定のパターン（以下、インプリント用パターンという。）の内部にインプリント用レジストが行き渡るように、被加工基板上のレジスト塗布量が制御される。
【００１１】
一方、半導体用インプリントではステップアンドリピート方式によるインプリントが前提であり、ショット間に隙間があると１枚のウェハ上に形成できるチップ数が減少するので、ショット間の隙間領域を小さくし、望ましくはショット間の隙間はゼロとすることが求められている。フィールドの端部（フィールドエッジと称する）でのレジストの挙動を見ると、フィールドエッジでは毛細管力が消失することやインクジェット方式で使用されるレジストが揮発し易いことから、フィールドエッジに沿ったレジストが形成されることが期待される。
【００１２】
しかしながら、インクジェット方式ではレジスト滴下に近い場所では過剰なレジストが供給されることから、フィールドエッジからレジストが浸み出すことが知られている。図５は、その説明図である。図５に示すように、フィールドエッジ５４から離れた位置に滴下されたレジスト５５ａは、滴下後、その周辺に均一に広がった展開状態５５となるが、フィールド５１内にとどまっている。一方、フィールドエッジ５４に近い位置に滴下したレジスト５６ａは、滴下後、その周辺に均一に広がった展開状態５６となるが、フィールドエッジ５４から浸み出してしまう。浸み出したレジストは隣接する次のフィールドのショットのときに、レジストが重なることになり、レジストパターン形成に支障をきたすという問題があった。
【００１３】
そこで、テンプレートに、転写パターンとは別に余剰なインプリント材料（レジスト）を吸収するためのダミー溝を形成し、近隣チップへの余剰レジストの漏出を防ぐテンプレートが提案されている（特許文献３参照）。また、テンプレートの所定の領域に貫通溝を設けて、貫通溝から余剰のレジスト材料を吸引するパターン転写方法が開示されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００４−５０４７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−９３７４８号公報
【特許文献３】特開２００８−９１７８２号公報
【特許文献４】特開２０１１−２３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献３に記載のテンプレートを用いても、ダミー溝の形成領域はダイシング領域などに限定されており、この限定された領域だけで余剰なレジストを全て吸収するという効果はあまり期待できなかった。また、特許文献３に記載されるような単なる液溜めを設けたテンプレートでは、余剰レジストの量や広がる方向性を正確に制御することが難しいため、塗布量にばらつきが生じた場合には、フィールドエッジからレジストが浸み出してパターンの加工などに支障をきたし、歩留まりの低下を招くという問題があった。
【００１６】
また、特許文献４に記載の方法は、厚い石英基板などに微細な貫通溝を形成してテンプレートとするのが困難であり、貫通溝ゆえテンプレートの機械的強度低下による破損のおそれも生じ、さらにインプリント装置に余剰レジストの吸引機構を備えなければならないという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、隣接するフィールドへのレジストの浸み出しを防止し、ショット間の隙間を小さくし、インプリント装置に複雑な吸引機構を必要としないインプリント用テンプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係るインプリント用テンプレートは、光透過性基材の一主面に凹凸パターンを形成したテンプレートを、被加工基板上の光硬化性材料に押し付けると共に、前記テンプレートを介して前記光硬化性材料を感光させる光を照射することによって、前記光硬化性材料を光硬化させて前記凹凸パターンを転写するインプリント用テンプレートであって、インプリントに際して、前記光硬化性材料が毛細管力によって前記テンプレートのフィールドエッジに沿って均一に濡れ広がるのを補助し、かつ余分な前記光硬化性材料を吸収するための補助パターンが設けられており、前記補助パターンが、前記フィールドエッジの周辺に、前記フィールドエッジに平行に設けられているセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンであり、前記ラインパターンが、パターン幅５００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。フィールドエッジに沿ってセグメント化した複数の凹部からなるラインパターンを形成することにより、毛細管力を利用してレジストが凹部からなるラインに沿って広がり、フィールドエッジでの余分なレジストの浸み出しを抑えることができる。
また、凹部からなるラインパターン幅を５００ｎｍ以下とすることにより、毛細管力を利用して、ラインパターンに沿ってレジストを広がらせることができ、フィールドエッジからのレジストの浸み出しを抑制することができる。パターン幅が５００ｎｍを超えると、レジストは不定形で広がりフィールドエッジから浸み出してくるからである。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明に係るインプリント用テンプレートは、請求項１に記載のインプリント用テンプレートにおいて、前記光硬化性材料が、インクジェット方式で塗布形成されたことを特徴とするものである。本発明のテンプレートをインクジェット方式の塗布方式と組み合わせた場合、フィールド内を所定の領域毎に分けて塗布量を制御してレジスト塗布するインクジェット方式の利点を生かして、レジスト残膜厚が均一でフィールドエッジからのレジストの浸み出しがないレジストパターンの形成が可能となる。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明に係るインプリント用テンプレートは、請求項１または請求項２に記載のインプリント用テンプレートにおいて、前記補助パターンが、前記フィールドのスクライブ領域でない前記フィールドエッジの周辺に設けられていることを特徴とするものである。本発明の補助パターンはセグメント化されたラインパターンであるので、主パターンの寸法、形状およびパターン密度に応じて、補助パターンをスクライブ領域でない転写パターン領域に設けることも可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のインプリント用テンプレートによれば、フィールドエッジに沿ってセグメント化した複数の凹部からなるラインパターンを形成することにより、フィールドエッジでの余分なレジストの浸み出しを抑えることにより、良好なフィールドエッジ形成が可能となり、また、フィールドエッジ形成のために要していた時間を低減させ、スループット改善にも寄与する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のインプリント用テンプレートの実施形態の一例を示す平面模式図および断面模式図である。
【図２】本発明の補助パターンが設けられテンプレートと、インクジェット方式で塗布したレジスト液滴への作用効果を説明する模式図である。
【図３】テンプレートの１フィールドに、パターン密度の異なる２つのパターンＡとパターンＢが存在する場合を示す平面模式図である。
【図４】図３に示すテンプレートを被加工基板上のインプリント用レジストに押し付けてパターン形成したときのレジストパターンの部分断面模式図である。
【図５】フィールドエッジ周辺におけるインクジェット方式で塗布したレジスト液滴の挙動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートについて詳細に説明する。
【００２５】
本発明では、テンプレートのフィールドエッジでのレジストのエッジに沿う方向への拡散を促すとともに、レジストがエッジから浸み出ししないように補助パターンを設けることで、良好なフィールドエッジを形成することができるテンプレートを提供する。
【００２６】
図１は、本発明のインプリント用テンプレートの実施形態の一例を示す平面模式図（図１（ａ））、および図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面模式図（図１（ｂ））である。図１において、テンプレート１０は光透過性基材１１の一主面に転写すべき凹凸パターン（主パターンと称する）１２が形成されており、インプリントに際して、被加工基板上の光硬化性材料が毛細管力によってテンプレート１０のフィールドエッジ１４に沿って均一に濡れ広がるのを補助し、かつ余分な光硬化性材料を吸収して溜めるための補助パターン１３が設けられている。補助パターン１３は、セグメント化された複数の凹部からなるラインパターンであり、フィールドエッジ１４の周辺にフィールドエッジ１４に平行に設けられている。図面ではアライメントマークなどは省略してある。図１に示す実施形態の例では、テンプレート１０がインプリントで転写される１フィールドとなり、１ショットでインプリントされる。
【００２７】
図２は、本発明のセグメント化された複数の凹部状のラインパターンからなる補助パターン１３を、フィールドエッジ１４の周辺に設けたテンプレート１０の作用効果を説明する模式図である。図２は被加工基板側から見たインプリント時の平面模式図であり、図面ではインクジェット方式により被加工基板上に塗布したレジスト１５の液滴は示してあるが、被加工基板は省略して図示している。また、図１と同じ箇所を示す場合には同じ符号を用いている。
【００２８】
図２に示すように、フィールドエッジ１４の周辺に、フィールドエッジ１４に沿う方向に複数のセグメント化した凹部からなるラインパターンを補助パターン１３として設ける。こうすることでインクジェット方式により被加工基板上に塗布したレジスト１５の液滴が広がるに際して、フィールドエッジ１４方向（太矢印方向）に対しては、補助パターン（ラインパターン）１３の長手方向（細矢印方向）に沿った方向に発生する表面張力に起因する毛細管力で、レジスト１５はフィールドエッジ１４に沿った方向に拡散するとともに、余分な量のレジスト１５が補助パターン１３に吸収され、フィールドエッジ１４からのレジスト１５の浸み出しが抑制される。
【００２９】
レジストを吸収する凹部のスペースは広いほうが望ましいが、凹部からなる補助パターン（ラインパターン）１３幅が広すぎると毛細管力を発生させずにレジストを拡散させないだけでなく、パターン内部で均一なレジスト形成が行われず、逆に異物や充填不良などの欠陥の原因となる。したがって、本発明において補助パターン（ラインパターン）１３のパターン幅は、毛細管力が有効に作用し、フィールドエッジ１４からのレジスト１５の浸み出しを抑制する５００ｎｍ以下とするのが好ましい。補助パターン（ラインパターン）１３のパターン幅が５００ｎｍを超えると、毛細管力の作用は低減もしくは消滅し、レジスト１５は不定形に広がり、フィールドエッジ１４から浸み出してくる恐れが生じる。
【００３０】
本発明において、補助パターンとして複数の切片状のセグメント化した凹部からなるラインパターンを用いるのは、単なる長い通常のラインパターンなどに比べて、セグメントパターンは種々の転写パターンのパターン密度に対して毛細管力が効果的なセグメント寸法を適用できるからである。セグメント化した凹部からなるラインパターンは、上記のように、幅０．５μｍ以下で、長さは、例えば、１μｍ〜数１００μｍの範囲で用いるのが好ましい。セグメントパターンは、フィールドエッジの周辺にフィールドエッジに平行に１列あるいは複数列を設けて用いられる。そのパターンピッチは、主パターンの寸法、形状やパターン密度に応じて任意に適切な値を設定できる。
【００３１】
本発明におけるテンプレートのセグメント化した凹部からなるラインパターンは、レジストの塗布状態の調整機構となるパターンであり、場合によっては全てのパターンがレジストで充填されきらずに、一部が完全に充填され一部は完全に充填されない状態が起きうる。これに対して、セグメント化されていない単なる長い通常のラインパターンの場合は、レジストで充填された部分と充填されない部分の界面は必ずパターンの掘込部（凹部）に形成され、必ずしも急峻な境界面を形成するとは限らない。その場合、毛細管現象でテンプレート凹部の掘り込み壁面にレジストが濡れ広がりやすく、レジストに凹形形状を作りだす。こうした凹形の不安定な形状はインプリント加工中に破壊されやすくパーティクルの原因となり、転写レジストパターンの欠陥を増加させたり、テンプレートを汚染したりする。一方で、本発明に示すように、パターンをセグメント化した場合には、まずパターンを充填させる方にレジストが消費されるため、そうした不安定な凹形形状のレジスト境界面を形成することがない。そのためパーティクルの発生が抑制され、転写レジストパターンの欠陥が増えることがなく、テンプレートの汚染が生じにくいという利点を有する。
【００３２】
補助パターンを設ける領域は、主パターンに影響を与えないスクライブ領域が好ましい。しかし、本発明の補助パターンのセグメント化されたラインパターンという特長を生かして、主パターンの寸法、形状およびパターン密度に応じて、補助パターンをスクライブ領域でないフィールドエッジの周辺に設けることも可能である。転写すべきパターン形状が複雑になるほど、セグメント化された凹部からなるラインパターンを補助パターンとして用いる本発明は、転写レジストパターンの均一化に効果的である。
【００３３】
本発明において、光透過性基材１１を構成する材料としては、光学研磨された合成石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどが挙げられるが、合成石英ガラスは、フォトマスク用基板としての使用実績が高く品質が安定しており、凹凸パターンを設けることにより一体化した光透過性の構造とすることができ、高精度の微細な凹凸パターンを形成できるので、より好ましい。
【００３４】
本発明において、光透過性基材１１の一主面を掘り込んで形成した凹凸パターン（主パターン）の凹部の深さは、被加工基板に転写形成するレジストパターンの所望するパターン厚さに依存するが、例えば、凹凸パターンの凹部の深さが４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲で用いられる。本発明において、補助パターンの凹部と主パターンの凹部とを同時に形成する場合には、両者は同じ深さとなるので、主パターンの凹部と補助パターンの凹部は同じ深さに設定するのが、パターン作製が容易となり好ましい。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
石英ガラス上にスパッタリング法により石英エッチングマスク膜としてクロム膜を１０ｎｍの厚さに成膜した。次に、クロム膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画し、現像して、主パターンと補助パターンのレジストパターンを形成した。
【００３６】
次に、レジストパターンをマスクとして、クロム膜を塩素と酸素の混合ガス、石英ガラスをＣＦ4ガスで順にドライエッチングした後、レジストパターンとクロム膜を剥離して、石英ガラスに主パターンとなる凹凸パターンと補助パターンとなるセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンを形成したテンプレートを作製した。
【００３７】
作製したテンプレートのパターンの凹部の深さは、主パターンおよび補助パターンともに５０ｎｍとした。主パターンは、凹部の幅４０ｎｍ、ピッチ８０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンと、凹部の幅２０ｎｍ、ピッチ４０ｎｍの複数のラインアンドスペースパターンとの２つのパターンとした。補助パターンは、スクライブ領域に、１セグメントの凹部が幅３００ｎｍ、長さ１０μｍのラインパターンで、幅方向のピッチ０．４μｍ、長さ方向のギャップ０．１μｍで、幅方向に３列の凹部とし、４辺のフィールドエッジの周辺に、それぞれのフィールドエッジごとにフィールドエッジに平行に設けた。
【００３８】
次に、シリコンウェハ基板上にインプリント用のレジスト（光硬化性材料）をインクジェット方式でパターンごとに塗布量を変え、１フィールド分を塗布した。続いて、上記のテンプレートを用いて、ウェハ基板上のレジストに押し付けると共に、テンプレートを介してレジストを感光させる紫外光を照射して、レジストを光硬化させた後、テンプレートをレジストから剥がして、ウェハ基板上のレジストに主パターンと補助パターンを転写した。ウェハ基板上のレジストパターンはレジストのフィールドからの浸み出しは無く、フィールド内にレジスト高さ５０ｎｍ、残膜厚１５ｎｍの均一な膜厚のパターンが形成された。
【００３９】
続いて、上記の工程を順次繰り返して所定のフィールド数をインプリントした。本実施例のインプリント用テンプレートは、フィールドエッジでの過剰なレジストの浸み出しを抑えることにより、良好なフィールドエッジ形成が可能となり、高品質の転写レジストパターンが得られた。上記のレジストパターンをマスクとしてウェハ基板を加工し、目的とするパターンをウェハ基板に作製した。
【００４０】
（実施例２）
実施例１と同様にして、石英ガラスに主パターンとなる凹凸パターンと補助パターンとなるセグメント化された複数の凹部からなるラインパターンを形成したテンプレートを作製した。
【００４１】
作製したテンプレートのパターンは、１フィールドの主パターンの片側のみにスクライブ領域が設けられており、反対側は隣接ショットのスクライブを共有する形で、周辺ショットの組み合わせで、４つのフィールドの外周でスクライブするように構成されている。補助パターンとしては、１フィールドの４箇所のフィールドエッジの周辺に、それぞれのフィールドエッジごとに、セグメント化された複数の凹部からなるラインパターンをフィールドエッジに平行に設けた。したがって、補助パターンは、スクライブ領域でないフィールドエッジの周辺にも設けられている。
【００４２】
次に、実施例１と同様に、ウェハ基板上にインクジェット方式で塗布したレジストに、上記のテンプレートパターンを押圧し、主パターンと補助パターンを転写してレジストパターンを形成した。
【００４３】
本実施例のインプリント用テンプレートは、スクライブラインとなる領域とスクライブラインとはならない領域を含め、補助パターンによりフィールドエッジでのレジストの浸み出しを抑えることにより、高品質の転写レジストパターンが得られた。このレジストパターンをマスクとしてウェハ基板を加工し、目的とするパターンをウェハ基板に作製した。
【符号の説明】
【００４４】
１０  テンプレート
１１  光透過性基材
１２  主パターン
１３  補助パターン
１４  フィールドエッジ
１５  レジスト
３１  フィールド
３２  パターンＡ
３３  パターンＢ
４１、４３  レジストパターン
４２、４４  残膜
５４  フィールドエッジ
５５  展開したレジスト
５５ａ  滴下レジスト
５６  展開したレジスト
５６ａ  滴下レジスト
【図１】
0005906598.tif 000002
【図２】
0005906598.tif 000003
【図３】
0005906598.tif 000004
【図４】
0005906598.tif 000005
【図５】
0005906598.tif 000006