(57)【要約】      （修正有）【課題】微細パターンを簡便に形成できるパターン形成方法、パターン形成装置、及びテンプレート作製方法を提供する。【解決手段】本実施形態によるパターン形成方法は、基材１００上に熱収縮性のある第１膜１０１を形成する工程と、前記第１膜１０１をパターニングする工程と、パターニングした前記第１膜１０１を加熱して収縮させる工程とを備える。ここに、第１膜１０１が所望の寸法に収縮するまで（目標パターン形状になるまで）加熱を行う。第１膜１０１は収縮しても体積は変わらない。従って、第１膜１０１は、収縮により横断面（基材１００と平行な面）の面積が小さくなる一方で、厚みが増す。言い換えれば、第１膜１０１によるパターンのピッチが小さくなり、アスペクト比が大きくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に熱収縮性のある第１膜を形成する工程と、
前記第１膜をパターニングする工程と、
パターニングした前記第１膜を加熱して収縮させる工程と、
を備えるパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１膜上にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をフォトリソグラフィ技術でパターニングする工程と、
をさらに備え、
パターニングした前記レジスト層をマスクにして前記第１膜をパターニングすることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
収縮させた前記第１膜を熱収縮性のある第２膜の上に形成する工程と、
前記第１膜をマスクとして前記第２膜をパターニングする工程と、
前記第２膜のパターニング後に前記第１膜を除去する工程と、
前記第１膜の除去後に前記第２膜を加熱して収縮させる工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１膜は熱収縮性のあるポリスチレン系樹脂フィルムからなり、シンジオタクティック構造を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
保護膜で覆われた熱収縮性のある膜を挟み込む鉄板と、
前記鉄板を加熱する加熱部と、
前記鉄板を回転させる回転機構と、
を備えるパターン形成装置。
【請求項６】
表面に凹凸パターンが形成されたテンプレートを熱収縮性のある第１膜に接触させて、前記第１膜に前記凹凸パターンを転写する工程と、
前記第１膜を加熱し、転写された凹凸パターンを収縮させ、インプリント用のテンプレートを作製する工程と、
を備えるテンプレート作製方法。
【請求項７】
表面に凹凸パターンが形成されたテンプレートを熱収縮性のある第１膜に接触させて、前記第１膜に凹凸パターンを転写する工程と、
前記第１膜を加熱し、転写された凹凸パターンを収縮させる工程と、
収縮させた前記第１膜の凹凸パターンを熱収縮性のある第２膜に接触させて、前記第２膜に凹凸パターンを転写する工程と、
前記第２膜を加熱し、転写された凹凸パターンを収縮させ、インプリント用のテンプレートを作製する工程と、
を備えるテンプレート作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン形成方法、パターン形成装置、及びテンプレート作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化、高性能化が進んでおり、極端紫外線（ＥＵＶ: Extreme Ultraviolet）を用いた露光技術、ダブルパターニング技術、ナノインプリント技術など微細パターンを形成するための様々な技術が研究されている。半導体デバイスの製造においては、高度な技術を用いることなく微細パターンを形成できる手法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、微細パターンを簡便に形成できるパターン形成方法、パターン形成装置、及びテンプレート作製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】
【０００５】
本実施形態によるパターン形成方法は、基材上に熱収縮性のある第１膜を形成する工程と、前記第１膜をパターニングする工程と、パターニングした前記第１膜を加熱して収縮させる工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程断面図である。
【図２】保護膜で覆われたパターンを示す図である。
【図３】同第１の実施形態に係るパターン形成装置の外観図である。
【図４】同第１の実施形態に係るパターン形成装置の縦断面図である。
【図５】変形例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６】本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程断面図である。
【図７】変形例によるパターン形成方法を説明する工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）図１（ａ）〜（ｅ）を用いて本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を説明する。図１（ａ）に示すように、基材１００上に第１膜１０１を形成する。基材１００にはシリコン基板を用いてもよいし、複数の膜が積層された積層構造にしてもよい。第１膜１０１は熱収縮性のあるポリスチレン系樹脂フィルムであり、例えば、熱耐性が強く結晶化が早いシンジオタクティック構造を有している。また、この第１膜１０１の温度と収縮率との関係は事前に取得されているものとする。
【０００９】
図１（ｂ）に示すように、第１膜１０１上に図示しない反射防止膜を形成し、この反射防止膜上にレジスト１０２を塗布する。そして、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト１０２をパターニングする。レジスト１０２のパターン形状は、後の工程で第１膜１０１を収縮させることで得られる目標パターン形状と、第１膜１０１の収縮率とを考慮して決定される。１つのパターンにおける収縮率が場所によって異なる場合もあるため、レジスト１０２のパターン形状は、目標パターン形状を単純に拡大したものとは限らない。
【００１０】
図１（ｃ）に示すように、レジスト１０２をマスクとして第１膜１０１をパターニングする。例えば、レジスト１０２の上方からイオンビームを照射して、第１膜１０１のうち表面が露出した部分にイオントラックを形成する。そして、ウェットエッチングによりイオントラックが形成されていた部分の第１膜１０１を除去し、第１膜１０１をパターニングする。
【００１１】
図１（ｄ）に示すように、レジスト１０２を剥離する。
【００１２】
図１（ｅ）に示すように、第１膜１０１を加熱して収縮させる。第１膜１０１が所望の寸法に収縮するまで（目標パターン形状になるまで）加熱を行う。例えば、１２０℃〜１４０℃で１分程度加熱を行うことで、第１膜１０１は約５０％収縮する。
【００１３】
第１膜１０１は収縮しても体積は変わらない。従って、第１膜１０１は、収縮により横断面（基材１００と平行な面）の面積が小さくなる一方で、厚みが増す。言い換えれば、第１膜１０１によるパターンのピッチが小さくなり、アスペクト比が大きくなる。
【００１４】
収縮させた第１膜１０１は微細なパターンとなる。このような第１膜１０１をマスクとして下地膜（基材１００）を加工することで、微細なパターンを簡便に形成することができる。
【００１５】
第１膜１０１の加熱は様々な方法を用いることができる。例えば、まず、図２に示すように、基材１００及び第１膜１０１の上下（及び左右）を保護膜１０５で覆う。保護膜１０５は熱伝導性が高く、かつ弾力性のある柔らかいものであればよく、例えばＰＤＭＳポリマーを用いることができる。
【００１６】
そして、保護膜１０５で覆われた基材１００及び第１膜１０１の上下を、図３に示すような、鉄板２０１及び２０２で挟み込む。鉄板２０１及び２０２は例えば円形であり、中心に回転軸２０３及び２０４が設けられ、図示しない回転機構により回転されるようになっている。
【００１７】
図４（ａ）は、保護膜１０５で覆われた基材１００及び第１膜１０１の上下を鉄板２０１及び２０２で挟んだ状態の縦断面図である。この状態で、鉄板２０１及び２０２を、図示しないガスバーナ、電気コンロ、ホットプレート等の加熱部を用いて加熱することより、図４（ｂ）に示すように、第１膜１０１を収縮させることができる。鉄板２０１及び２０２により上下から均等に熱を加えることができるため、基材１００上の第１膜１０１を均等に収縮させることができる。
【００１８】
上述したように、第１膜１０１は収縮に伴い厚みが増すため、保護膜１０５で覆われた基材１００及び第１膜１０１の上下を鉄板２０１及び２０２で挟み込む力を過度に大きくしないように留意する。
【００１９】
なお、加熱の際に、保護膜１０５で覆われた基材１００及び第１膜１０１を挟み込んだ状態で鉄板２０１及び２０２を回転させてもよい。回転に伴う遠心力によって、第１膜１０１の収縮の均一性を向上させることができる。このとき、第１膜１０１にかかる遠心力が第１膜１０１の熱収縮力より小さくなるように鉄板２０１及び２０２の回転速度を設定する。
【００２０】
また、図示しない制御部が加熱部を制御して、第１膜１０１の温度が段階的に上昇するようにしてもよい。温度を急激に上昇させると物体表面の温度分布が不均一になり、全体の収縮率が不均一になるおそれがあるが、温度を段階的に上昇させることで温度分布が均一になり、第１膜１０１の収縮の均一性をさらに向上させることができる。
【００２１】
このように、レジスト１０２をマスクにしてパターニングした第１膜１０１を加熱して収縮させることで、第１膜１０１を簡便に微細パターンに加工することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では鉄板２０１及び２０２に挟んで加熱を行っていたが、図４（ａ）に示すような保護膜１０５で覆われた基材１００及び第１膜１０１を高温の水の中に入れて加熱してもよい。
【００２３】
また、第１膜１０１を構成するポリスチレン系樹脂フィルムにゴム成分（スチレン−ブタジエンブロック共重合体にアクリル酸ｎブチルを重合したゴム）を混合してもよい。ゴム成分を混合することで伸縮性を上げることができる。
【００２４】
熱収縮させた第１膜１０１のパターンを、熱収縮性を有する別の膜に転写してもよい。例えば、図１（ｅ）に示すように第１膜１０１を熱収縮させた後、上下を反転し、図５（ａ）に示すように、基材１１０上に形成した第２膜１１１の上面に第１膜１０１の表面を固着させ基材１００を剥離する。基材１１０、第２膜１１１はそれぞれ基材１００、第１膜１０１と同じ材料で構成されているとする。
【００２５】
そして、図５（ｂ）に示すように、第１膜１０１をマスクにして第２膜１１１をパターニングする。続いて、図５（ｃ）に示すように第１膜１０１を除去する。その後、図５（ｄ）に示すように第２膜１１１を加熱して収縮させる。
【００２６】
このように熱収縮させたパターンを、熱収縮性を有する別の膜に転写し、転写パターンを熱収縮させることで、さらに微細なパターンを形成することができる。
【００２７】
また、図５（ａ）〜（ｄ）に示す処理を繰り返すことでさらに微細なパターンを形成することができる。例えば、第１膜１０１の線収縮率が４０％であり、図１（ａ）〜（ｄ）に示すリソグラフィ技術によりピッチ８００ｎｍのパターンを形成した場合、図５（ａ）〜（ｄ）に示す処理を４回繰り返すことで、ピッチ約６３ｎｍの微細パターンを形成することができる。
【００２８】
上記実施形態では第１膜１０１を熱収縮性のある材料で形成していたが、第１膜１０１を光収縮性のあるポリマー材料やシリカ系物質で形成し、レジスト１０２をマスクにして第１膜１０１をパターニングした後、光を照射して第１膜１０１を収縮させてもよい。
【００２９】
（第２の実施形態）上記第１の実施形態では、リソグラフィ技術により第１膜１０１をパターニングしていたが、インプリント技術を用いてパターニングしてもよい。
【００３０】
例えば、図６（ａ）に示すように、凹凸パターンが形成されたテンプレート３００を準備し、図６（ｂ）に示すようにテンプレート３００の凹凸パターンを第１膜３０１に接触させる。第１膜３０１は熱収縮性及び光透過性を有している。
【００３１】
図６（ｃ）に示すようにテンプレート３００を離型し、凹凸パターンを第１膜３０１に転写する。
【００３２】
図６（ｄ）に示すように第１膜３０１を加熱し、収縮させる。例えば、第１膜３０１を図４（ａ）に示すような保護膜１０５で覆い、図３に示す装置を使用して加熱を行うことができる。
【００３３】
これにより、テンプレート３００に形成された凹凸パターンよりも微細な凹凸パターンが形成されたテンプレートを作製することができる。熱収縮した第１膜３０１をテンプレートとしてインプリント処理を行うことで微細パターンを簡便に形成することができる。
【００３４】
また、図７（ａ）に示すように、収縮した第１膜３０１をテンプレートとして、この第１膜３０１の凹凸パターンを第２膜３０２に転写してもよい。第２膜３０２は熱収縮性及び光透過性を有しており、例えば第１膜３０１と同じ材料で形成されている。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、第２膜３０２から第１膜３０１を離型する。そして、図７（ｃ）に示すように、第２膜３０２を加熱し、収縮させる。このように、パターン転写及び熱収縮を繰り返すことで、極めて微細な凹凸パターンを有するインプリント処理用のテンプレートを簡便に作製することができる。
【００３６】
なお、第１膜３０１は、インプリント用のテンプレートとして使用されず、第２膜３０２へのパターン転写のみを行う場合は、光透過性を有していなくてもよい。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１００  基材
１０１  第１膜
１０２  レジスト
１０５  保護膜
【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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【図６】
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【図７】
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