(57)【要約】【課題】スループットを向上させることが可能なテンプレートの表面処理方法を提供する。【解決手段】インプリントリソグラフィに用いるテンプレートの表面処理方法であって、テンプレート３００を加熱した状態でテンプレート３００の表面をシリル化する工程を備える。【選択図】図１
2011216684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリントリソグラフィに用いるテンプレートの表面処理方法であって、
テンプレートを加熱した状態でテンプレートの表面をシリル化する工程を備えた
ことを特徴とするテンプレートの表面処理方法。
【請求項２】
前記テンプレートの加熱温度は、５０℃から２５０℃の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレートの表面処理方法。
【請求項３】
前記シリル化に用いる化合物は、ＴＭＤＳ、ＴＭＳＤＭＡ、ＤＭＳＤＭＡ、ＴＭＳＰｙｒｏｅ、ＢＳＴＦＡ及びＢＤＭＡＤＭＳの中から選択される
ことを特徴とする請求項１に記載のテンプレートの表面処理方法。
【請求項４】
インプリントリソグラフィに用いるテンプレートを加熱した状態でテンプレートの表面をシリル化する工程と、
前記シリル化されたテンプレートの表面を半導体基板上に形成されたインプリント材料層に接触させる工程と、
前記テンプレートを前記インプリント材料層から離型する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
インプリントリソグラフィに用いるテンプレート及びインプリント材料層が形成された半導体基板を加熱した状態で、前記テンプレートの表面及び前記インプリント材料層の表面をシリル化する工程と、
前記シリル化されたテンプレートの表面を前記インプリント材料層に接触させる工程と、
前記テンプレートを前記インプリント材料層から離型する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記テンプレートの加熱温度は、前記半導体基板の加熱温度よりも高い
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレートの表面処理方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置のリソグラフィ技術として、ナノインプリントリソグラフィ技術が注目されている。このナノインプリントリソグラフィでは、微細パターンが形成されたテンプレートをレジスト層（インプリント材料層）に接触させた状態でレジスト層を硬化させ、レジスト層が硬化した後にテンプレートをレジスト層から離型する。
【０００３】
上述したナノインプリントリソグラフィでは、テンプレートをレジスト層から離型し難いという問題がある。このような問題に対し、テンプレートの表面を疎水化して離型性を向上させるという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。この提案には、離型性を向上させる物質をテンプレートの表面に付着させた後に２４時間放置し、その後、１１５℃で１．５時間加熱するという方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、上述した提案では、処理開始から終了までの時間が長いため、スループットが悪いといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、スループットを向上させることが可能なテンプレートの表面処理方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の視点に係るテンプレートの表面処理方法は、インプリントリソグラフィに用いるテンプレートの表面処理方法であって、テンプレートを加熱した状態でテンプレートの表面をシリル化する工程を備える。
【０００８】
本発明の第２の視点に係る半導体装置の製造方法は、インプリントリソグラフィに用いるテンプレートを加熱した状態でテンプレートの表面をシリル化する工程と、前記シリル化されたテンプレートの表面を半導体基板上に形成されたインプリント材料層に接触させる工程と、前記テンプレートを前記インプリント材料層から離型する工程と、を備える。
【０００９】
本発明の第３の視点に係る半導体装置の製造方法は、インプリントリソグラフィに用いるテンプレート及びインプリント材料層が形成された半導体基板を加熱した状態で、前記テンプレートの表面及び前記インプリント材料層の表面をシリル化する工程と、前記シリル化されたテンプレートの表面を前記インプリント材料層に接触させる工程と、前記テンプレートを前記インプリント材料層から離型する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スループットを向上させることが可能なテンプレートの表面処理方法及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの表面処理装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るナノインプリント装置の構成を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの表面処理方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。
【図４】シリル化処理を行った際のテンプレート表面の反応を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの表面処理装置の構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るテンプレートの表面処理装置（シリル化処理装置）の構成を模式的に示した図である。
【００１４】
図１に示した表面処理装置は、インプリント用のパターンが形成されたテンプレート３００を収容するチャンバ１０１を備えている。テンプレート３００は石英で形成されている。チャンバ１０１内には、ステージ１０２と、ガスの供給口となるシャワーヘッド１０３とが配置され、ステージ１０２にテンプレート３００が載置される。ステージ内１０２には、ヒータ１０４が設けられている。このヒータ１０４は、電源１０５から供給される電流によって温度調節が可能となっており、テンプレート３００を所望の温度に加熱することができる。シャワーヘッド１０３には供給配管１１１が接続されており、後述するシリル化ガスをチャンバ１０１内のテンプレート３００表面に供給可能となっている。供給源１１０には液状のシリル化剤が収納されており、供給源１１０から供給されたシリル化剤は気化器１０９によって気化されてシリル化ガスとなる。シリル化ガスは、流量を調整され、キャリアガスの供給源１０８から供給されたキャリアガスとともに、供給配管１１１を通ってチャンバ１０１内に供給される。そして、このシリル化ガスがテンプレート３００の表面（パターン形成面）に付着して表面をシリル化し、テンプレート３００の表面が疎水性となる。チャンバ１０１の排気口１０６には、真空ポンプ１０７が接続されている。真空ポンプ１０７により、チャンバ１０１内のガスが排気されるとともに、チャンバ１０１内が所望の圧力に調整される。
【００１５】
シリル化剤は、シリル化反応を起こす物質であれば特に制限はない。ただし、テンプレート３００表面に緻密かつ均一にシリル化層を構成するためには、分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ結合）を有する化合物群の中で比較的小さな分子構造を持つものを用いることが好ましい。例えば、分子量が２６０以下のものが好ましく、分子量１７０以下のものがより好ましい。
【００１６】
具体的には、シリル化剤は、ＴＭＤＳ（テトラメチルジシラザン（１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ））、ＴＭＳＤＭＡ（トリメチルシリルジメチルアミン（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ））、ＤＭＳＤＭＡ（ジメチルシリルジメチルアミン（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＭＳＰｙｒｏｅ（１−トリメチルシリルピロル（１−Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｐｙｒｏｌｅ））、ＢＳＴＦＡ（Ｎ，０−ビス（トリメチルシリル）トリフルオロアセトアミド（Ｎ，０−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ））、及びＢＤＭＡＤＭＳ（ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（Ｂｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ））の中から選択されることが好ましい。
【００１７】
上述した化合物の中でも、シリル化後の安定性の観点からは、シラザン結合を構成するシリコン（Ｓｉ）が３つのアルキル基（例えばメチル基）と結合している構造のもの（例えばＴＭＳＤＭＡ、ＴＭＤＳなど）を用いることが好ましい。Ｓｉが３つのアルキル基と結合している構造のものの中でも、シリル化の効果が高いものとして、ＴＭＳＤＭＡを用いることがより好ましい。
【００１８】
図２は、本実施形態に係るナノインプリント装置の構成を模式的に示した図である。
【００１９】
図２に示したナノインプリント装置には、上下左右に移動可能な可動昇降機構２０１が設けられており、この可動昇降機構２０１にはステージ２０２が接続されている。ステージ２０２には、シリル化処理が行われたテンプレート３００が載置される。ステージ２０２の下方にはステージ２０３が配置され、このステージ２０３上にウエハ（半導体基板）３１０が載置される。ウエハ３１０上には被エッチング膜３１２が形成され、被エッチング膜３１２上には感光性レジスト層（インプリント材料層）３１１が塗布される。ステージ２０２の上方には紫外光（ＵＶ）ランプ２０４が配置されており、テンプレート３００をウエハ３１０上の感光性レジスト層３１１に接触させた状態で紫外線ランプ２０４から紫外光を照射することで、感光性レジスト層３１１が硬化する。
【００２０】
図３は、本実施形態に係るテンプレートの表面処理方法及び半導体装置の製造方法を示したフローチャートである。
【００２１】
まず、テンプレート３００の表面（パターン形成面）にシリル化剤を付着させて、テンプレート３００の表面をシリル化する（Ｓ１１）。以下、このシリル化処理について具体的に説明する。
【００２２】
テンプレート３００の表面をシリル化処理するための条件は、例えば、気化器１０９の温度は室温〜５０℃、シリル化剤流量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎ、Ｎ2ガスの流量は１．６７〜１６．７Ｐａ・ｍ3／ｓ（１〜１０ｓｌｍ）、チャンバ１０１内の処理圧力は６６６〜９６０００Ｐａ（５〜７２０Ｔｏｒｒ）である。ヒータ１０４によって加熱されるテンプレート３００の温度は、５０℃から２５０℃の範囲が好ましく、１８０℃から２００℃の範囲がより好ましい。そして、テンプレートを加熱した状態でテンプレートの表面にシリル化ガスを付着させる。テンプレート３００は、シリル化ガスのチャンバ１０１内への供給が開始される前に所望の温度まで加熱されていることが望ましいが、シリル化ガスのチャンバ１０１内への供給が開始された後であっても、シリル化ガスが供給され続けている間に所望の温度まで加熱されればよい。例えば、チャンバ１０１内を６６６Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）より低い圧力になるまで減圧した後、キャリアガスとしてＮ2ガスを用いたＴＭＳＤＭＡの蒸気をチャンバ１０１内の圧力が６６６Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）になるまで供給し、その圧力を維持しながら例えば３分間、テンプレートを所望の温度に加熱した状態でシリル化処理を行う。
【００２３】
なお、シリル化処理の温度が高い方がテンプレート表面との反応の観点からは好ましいが、温度が高すぎるとシリル化剤が分解してしまう。そのため、シリル化処理は上述した温度範囲で行うことが好ましい。
【００２４】
図４は、シリル化処理を行った際のテンプレート表面の反応を示した図である。図４に示すように、テンプレート表面にＴＭＳＤＭＡ等のシリル化剤が付着し、テンプレート表面がシリル化される。
【００２５】
次に、図２に示すように、シリル化処理が行われたテンプレート３００をウエハ３１０上の感光性レジスト層（インプリント材料層）３１１へ接触（密着）させ、テンプレートの表面に形成されたパターンをレジスト層３１１に転写する（Ｓ１２）。テンプレート３００をレジスト層３１１へ接触させた状態で、紫外光ランプ２０４からテンプレート３００を通して紫外光をレジスト層３１１に照射することにより、テンプレート３００の凹部に残ったレジストが硬化する。
【００２６】
レジストを硬化させた後、テンプレート３００を上昇させ、テンプレート３００をレジスト層３１１から離型する（Ｓ１３）。これにより、ウエハ３１０上にレジストパターンが形成される。
【００２７】
その後、レジストパターンをマスクとして用いて、被エッチング膜３１２をエッチングすることで、ウエハ３１０上に所望のパターンが形成される（Ｓ１４）。
【００２８】
以上のように、本実施形態では、テンプレートの表面をシリル化処理することにより、テンプレートの表面が疎水化され、テンプレートをレジスト層から容易に離型することができる。そのため、レジストがテンプレートの凹パターン内に残留することによる欠陥の発生を防止することが可能となる。また、テンプレートを加熱した状態でシリル化処理を行うため、シリル化反応が促進され、短時間でシリル化処理を終了させることができる。その結果、シリル化処理の時間を短縮することができ、スループットを向上させることが可能となる。
【００２９】
なお、上述した実施形態において、シリル化処理は、テンプレートパターンの転写工程毎に毎回行ってもよいが、スループット向上の観点からは、シリル化処理を行ってから次のシリル化処理を行うまでに複数回（例えば数回〜数百回程度）の転写工程を行うことが好ましい。
【００３０】
（実施形態２）
図５は、本発明の第２の実施形態に係るテンプレートの表面処理装置（シリル化処理装置）の構成を模式的に示した図である。本実施形態の装置は、図１に示したような装置と図２に示したような装置とを組み合わせたものであり、テンプレートの表面とウエハ上のレジスト層（インプリント材料層）の表面とを同時にシリル化することが可能である。なお、第１の実施形態の図１及び図２に示した構成要素に対応する構成要素には対応する参照番号を付し、それらの説明は省略する。また、第１の実施形態ですでに述べた事項についての説明も省略する。
【００３１】
シリル化処理の具体的手順は第１の実施形態と同様であり、テンプレート３００が載置されたステージ２０２は、電源２０５によって制御されたヒータ２０６によって加熱可能である。そして、テンプレート３００を加熱した状態でテンプレート３００の表面にシリル化ガスを付着させる。テンプレート３００の温度は、第１の実施形態と同様に、５０℃から２５０℃の範囲が好ましく、１８０℃から２００℃の範囲がより好ましい。
【００３２】
ウエハ（半導体基板）３１０が載置されたステージ２０３は、電源２０７によって制御されたヒータ２０８によって室温から２５０℃まで加熱することが可能である。感光性レジスト層（インプリント材料層）３１１表面のシリル化の進行はウエハ３１０の温度に依存し、ウエハ３１０の温度は例えば、５０℃から２５０℃の範囲が好ましく、１５０℃から１８０℃の範囲がより好ましい。また、ウエハ３１０の加熱温度よりもテンプレート３００の加熱温度の方が高いことが好ましい。
【００３３】
本実施形態においても第１の実施形態と同様、テンプレートを加熱した状態でテンプレートの表面をシリル化することにより、シリル化処理の時間を短縮することができ、スループットを向上させることが可能となる。また、本実施形態では、レジスト層の表面にもシリル化処理を行うため、テンプレートをレジスト層からより離型し易くなり、スループットのより一層の向上が可能である。また、レジスト層の表面をシリル化することにより、テンプレートのパターンに沿ってより忠実にレジストパターンを形成することができ、パターン形成性能を向上させることができる。また、パターン転写後にテンプレートとレジスト層とを密着させた状態のまま真空排気を行うことにより、テンプレートをレジスト層からより離型し易くなり、欠陥のより一層の低減とスループットのより一層の向上が可能である。また、テンプレートの加熱温度をウエハの加熱温度よりも高くすることで、テンプレート表面のシリル化の促進とウエハ上のレジスト層の熱変質の抑制を同時に達成することが可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００３５】
１０１…チャンバ      １０２…ステージ      １０３…シャワーヘッド
１０４…ヒータ      １０５…電源      １０６…排気口
１０７…真空ポンプ      １０８…供給源      １０９…気化器
１１０…供給源      １１１…供給配管
２０１…可動昇降機構      ２０２…ステージ      ２０３…ステージ
２０４…紫外光ランプ      ２０５…電源      ２０６…ヒータ
２０７…電源      ２０８…ヒータ
３００…テンプレート      ３１０…ウエハ（半導体基板）
３１１…感光性レジスト層      ３１２…被エッチング膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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