JP5814958B2 - テンプレート作製方法、テンプレート検査方法、及びテンプレート材料 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、テンプレート作製方法、テンプレート検査方法、及びテンプレート材料に関する。
微細パターンを低コストに形成するための技術として、光ナノインプリント法が知られている。これは、基板上に形成したいパターンに対応する凹凸を有するテンプレートを、基板表面に塗布された光硬化性有機材料層に押しつけ、これに光照射を行って有機材料層を硬化させ、テンプレートを有機材料層から離型することで、パターンを転写する方法である。テンプレート表面に欠陥が存在する場合、この欠陥も基板表面に転写される。そのため、テンプレートの欠陥検査が行われている。
従来のテンプレートの欠陥検査においては、光源を短波長レーザー（例えば波長１９３ｎｍの固体ＳＨＧレーザー）、高開口数対物レンズ、および微小欠陥を検出するための偏光素子光学系を備える光学式欠陥検査装置を用いてテンプレートのパターン面をスキャンし、欠陥を検出していた。しかし、光学解像限界により、検出できる欠陥サイズは２０ｎｍ程度が限界となり、それより小さい欠陥を検出できなかった。
特開２０１２−２４３７９９号公報
本発明は、テンプレート上の微細な欠陥を検出するためのテンプレート作製方法、テンプレート検査方法、及びテンプレート材料を提供することを目的とする。
本実施形態によれば、テンプレート作製方法は、第１凹凸パターンを有する第１テンプレートに樹脂を塗布し、前記樹脂を硬化し、硬化した前記樹脂を前記第１テンプレートから剥離して前記第１凹凸パターンに対応する第２凹凸パターンを有する第２テンプレートを作製し、前記第２テンプレートを拡大させる。
第１の実施形態によるテンプレート作製方法を説明する工程断面図。 図１に続く工程断面図。 図２に続く工程断面図。 コピーテンプレートの引き伸ばしの一例を示す図。 コピーテンプレートの引き伸ばしの一例を示す図。 各テンプレートにおける欠陥の例を示す図。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）図１〜図６を用いて第１の実施形態によるテンプレート作製方法について説明する。
まず、図１に示すように、微細な凹凸パターンを有するマスタテンプレート（第１テンプレート）１００を準備する。マスタテンプレート１００は、例えば、全透明な石英基板の一方の面にプラズマエッチングで凹凸パターンを形成したものである。
続いて、このマスタテンプレート１００の凹凸パターンが形成された面に、液状樹脂１１０を塗布する。液状樹脂１１０は、毛細管現象により、マスタテンプレート１００の凹凸パターンに充填される。ここで用いられる液状樹脂１１０は、パターン転写成分、パターン保持成分、及び延伸成分を含有している。各成分については後述する。
次に、図２に示すように、液状樹脂１１０がマスタテンプレート１００の凹凸パターンに充填された後、液状樹脂１１０に対して光照射又は加熱を行う。これにより、液状樹脂１１０が硬化する。光照射の場合は例えば紫外線を照射する。
次に、図３に示すように、硬化した液状樹脂１１０をマスタテンプレート１００から離型する。これにより、硬化した液状樹脂１１０からなるコピーテンプレート（第２テンプレート）１２０が得られる。液状樹脂１１０には、パターン転写成分が含まれているため、マスタテンプレート１００の微細な凹凸パターンがコピーテンプレート１２０に転写される。パターン転写成分は、例えば液状シリコン樹脂であり、シリコンポリマーやシルセスキオキサン等を用いることができる。環状オレフィンポリマーの原料であるノルボルネン樹脂あるいはオキサゾール樹脂あるいはアミド酸とシリコン樹脂のブロック共重合体あるいはシリコン樹脂などを溶媒に溶かすなどで液体にしたものもパターン転写成分とすることができる。または人口軟骨材料や軟性ダイヤモンド・ゲル（テトラポリエチレングリコールゲル）をパターン転写成分とすることもできる。
次に、図４に示すように、コピーテンプレート１２０を加熱して引き延ばす。コピーテンプレート１２０が軟らかくなり、かつコピーテンプレート１２０の凹凸パターンの形状が崩れない程度に加熱する。図４では凹凸パターンの図示を省略している。
コピーテンプレート１２０の材料（液状樹脂１１０）には延伸成分が含まれているため、延伸により伸びて拡大する。これにより、拡大コピーテンプレート１３０が得られる。また、コピーテンプレート１２０の材料（液状樹脂１１０）にはパターン保持成分が含まれているため、コピーテンプレート１２０を加熱・延伸しても凹凸パターンの形状は崩れずに保持されたままとなる。例えば、コピーテンプレート１２０を１．５倍以上に拡大して拡大コピーテンプレート１３０を得る。
延伸成分は環状構造を持たない熱可塑性樹脂であり、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などを用いることができる。
パターン保持成分は環状構造を持つ熱可塑性樹脂であり、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）などを用いることができる。環状オレフィンポリマーの原料であるノルボルネン樹脂あるいはオキサゾール樹脂なども保持成分として使用できる。
コピーテンプレート１２０を一方向に引き延ばしてもよいし、直交する２方向に引き延ばしてもよいし（図４参照）、３以上の方向に引き延ばしてもよい。複数方向に引き延ばす場合は、同時に複数方向に引き延ばしてもよいし、一方向ずつ順に引き延ばしてもよい。
また、図５に示すようにコピーテンプレート１２０を加熱した状態で回転させることで、全方向に引き延ばしてもよい。
マスタテンプレート１００の凹凸パターンに図６（ａ）に示すような欠陥１４１が存在する場合を考える。ここで、欠陥１４１は、ライン部が形成されていないことで所望のラインアンドスペースパターンになっていないという欠陥である。この欠陥１４１は、図６（ｂ）に示すように、コピーテンプレート１２０の凹凸パターンに欠陥１４２として転写される。そして、コピーテンプレート１２０を引き延ばして拡大することで、拡大コピーテンプレート１３０の凹凸パターンに拡大欠陥１４３として現れる。
次に、光学式欠陥検査装置を用いて、拡大コピーテンプレート１３０のパターン面をスキャンし、欠陥を検出する。光学式欠陥検査装置は、例えば、水銀ランプやアルゴンレーザ等の光源と、集光レンズと、拡大コピーテンプレート１３０が載置されるＸＹステージと、対物レンズと、画像センサとを備えている。ＸＹステージは、拡大コピーテンプレート１３０を水平２軸方向（ＸＹ方向）に移動可能に構成されている。画像センサは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を１次元又は２次元に配列したＣＣＤセンサである。
例えば、マスタテンプレート１００の凹凸パターンにおける欠陥１４１のサイズが２０ｎｍ以下の微細な欠陥であった場合、この欠陥１４１を光学式欠陥検査装置で検出することは極めて困難である。しかし、コピーテンプレート１２０を拡大することで現れる拡大欠陥１４３は、光学式欠陥検査装置で検出することが可能となる。
拡大欠陥１４３が検出された場合、拡大コピーテンプレート１３０における拡大欠陥１４３の位置と、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率とから、マスタテンプレート１００における欠陥１４１の位置を算出する。例えば、マスタテンプレート１００において基準パターンを設定し、基準パターンのサイズと、この基準パターンに対応する拡大コピーテンプレート１３０における拡大基準パターンのサイズとを比較することで、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率が求まる。基準パターンのサイズは、例えば、ラインパターンの線幅、ホールパターンの径、２つのアライメントマーク間の距離などである。
マスタテンプレート１００における欠陥１４１の位置の算出後、ＳＥＭによる欠陥レビューを行ったり、電子ビーム修正装置を用いてマスタテンプレート１００の欠陥を修正したりする。
このように、本実施形態によれば、マスタテンプレートの凹凸パターンを複製したコピーテンプレートを拡大し、拡大コピーテンプレートを検査することで、マスタテンプレート上の欠陥の有無、及び欠陥の位置を検出することができる。
上記第１の実施形態において、液状樹脂１１０中の延伸成分が少ないと、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率を大きくすることができなくなるため、延伸成分は３０％以上含まれていることが好ましい。また、パターン保持成分が少ないと、コピーテンプレート１２０を拡大した際に凹凸パターンが崩れてしまうため、パターン保持成分は５％以上含まれていることが好ましい。また、パターン転写成分が少ないと、マスタテンプレート１００の凹凸パターンをコピーテンプレート１２０に転写できなくなるため、パターン転写成分は２０％以上含まれていることが好ましい。例えば、液状樹脂１１０は、延伸成分が５０％、パターン保持成分が１０％、パターン転写成分が４０％であることが好ましい。
上記第１の実施形態では、拡大欠陥１４３の位置を求め、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率に基づいて、欠陥１４１の位置を算出していたが、位置だけでなく、形状を求めてもよい。
（第２の実施形態）上記第１の実施形態では、コピーテンプレート１２０を加熱・延伸することで拡大していたが、コピーテンプレート１２０に有機溶媒を吸収させ膨潤させた状態で引き延ばすことで拡大させてもよい。
この場合、コピーテンプレート１２０を形成するための液状樹脂１１０は、パターン転写成分、パターン保持成分、及び溶媒吸収膨潤成分を含む。
パターン転写成分は、上記第１の実施形態と同様のものを用いることができ、例えば、液状シリコン樹脂であり、シリコンポリマーやシルセスキオキサン等を用いることができる。
パターン保持成分は、上記第１の実施形態と同様のものを用いることができ、例えば、環状構造を持つ熱可塑性樹脂であり、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）などを用いることができる。
溶媒吸収膨潤成分は、有機溶媒を吸収して膨潤する成分であり、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＵ（ポリウレタン）、フッ素系樹脂、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などを用いることができる。環状オレフィンポリマーの原料であるノルボルネン樹脂あるいはオキサゾール樹脂なども膨潤成分として使用できる。または人口軟骨材料や軟性ダイヤモンド・ゲル（テトラポリエチレングリコールゲル）を膨潤成分とすることもできる。特に軟性ダイヤモンド・ゲルの場合は特に膨張率が１００％〜１０００％と大きく拡大率を大きくすることができ、さらに膨張率ばらつきが小さく非常に良い。
有機溶媒は、例えば、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）、ＯＦＰ（オクタフルオロペンタノール）、ＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ペグミア、アニソール、ＮＭＰなどを用いることができる。コピーテンプレート１２０を有機溶媒に浸すことで、コピーテンプレート１２０に有機溶媒が吸収される。軟性ダイヤモンド・ゲルの場合は水を使うことができる。この場合は水が吸収され膨潤する。
あるいはまた、チャンバ内にコピーテンプレート１２０を収容し、ＰＦＰ（ペンタフルオロプロパン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、窒素などのガスを供給し、チャンバ内を昇圧してガスを凝縮して液体にして、コピーテンプレート１２０に液体を吸収させてもよい。この場合、チャンバ内にコピーテンプレート１２０を引き延ばす機構を設けることが好ましい。
拡大コピーテンプレート１３０を有機溶媒（液体）中で検査してもよいし、有機溶媒（液体）から取り出して検査してもよい。有機溶媒（液体）から拡大コピーテンプレート１３０を取り出した場合、拡大コピーテンプレート１３０から有機溶媒（液体）が蒸発し得るが、パターン保持成分により、拡大コピーテンプレート１３０が収縮することを防止できる。
上記第２の実施形態において、液状樹脂１１０中の溶媒吸収膨張成分が少ないと、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率を大きくすることができなくなるため、溶媒吸収膨張成分は３０％以上含まれていることが好ましい。また、パターン保持成分が少ないと、コピーテンプレート１２０を拡大した際に凹凸パターンが崩れてしまうため、パターン保持成分は５％以上含まれていることが好ましい。また、パターン転写成分が少ないと、マスタテンプレート１００の凹凸パターンをコピーテンプレート１２０に転写できなくなるため、パターン転写成分は２０％以上含まれていることが好ましい。例えば、液状樹脂１１０は、溶媒吸収膨張成分が５０％、パターン保持成分が１０％、パターン転写成分が４０％であることが好ましい。
（第３の実施形態）上記第１の実施形態では、コピーテンプレート１２０を加熱・延伸することで拡大していたが、コピーテンプレート１２０中に発泡成分を含ませておき、コピーテンプレート１２０に対して加熱、加圧又は光照射を行いコピーテンプレート１２０中で発泡を起こし膨張させることで拡大させてもよい。また、発泡を起こし膨張させながらコピーテンプレート１２０を引き延ばしてもよい。
この場合、コピーテンプレート１２０を形成するための液状樹脂１１０は、パターン転写成分、パターン保持成分、延伸成分、及び発泡成分を含む。
パターン転写成分は、上記第１の実施形態と同様のものを用いることができる。例えばパターン転写成分は液状シリコン樹脂であり、シリコンポリマーやシルセスキオキサン等を用いることができる。
延伸成分は、上記第１の実施形態と同様のものを用いることができる。例えば、延伸成分は環状構造を持たない熱可塑性樹脂であり、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などを用いることができる。
パターン保持成分は、上記第１の実施形態と同様のものを用いることができる。例えば、パターン保持成分は環状構造を持つ熱可塑性樹脂であり、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）などを用いることができる。
発泡成分としては、例えばアゾ化合物を用いることができる。
液状樹脂１１０中の延伸成分が少ないと、拡大コピーテンプレート１３０の拡大率を大きくすることができなくなるため、溶媒吸収膨張成分は３０％以上含まれていることが好ましい。また、パターン保持成分が少ないと、コピーテンプレート１２０を拡大した際に凹凸パターンが崩れてしまうため、パターン保持成分は５％以上含まれていることが好ましい。また、パターン転写成分が少ないと、マスタテンプレート１００の凹凸パターンをコピーテンプレート１２０に転写できなくなるため、パターン転写成分は２０％以上含まれていることが好ましい。また、発泡成分が少ないと、コピーテンプレート１２０中で十分な発泡が起きず、膨張しないため、発泡成分は５％以上含まれていることが好ましい。例えば、液状樹脂１１０は、延伸成分が４５％、パターン保持成分が１０％、パターン転写成分が４０％、発泡成分が５％であることが好ましい。
（第４の実施形態）上記第１の実施形態では、コピーテンプレート１２０を加熱・延伸することで拡大していたが、コピーテンプレート１２０に気体を注入して膨張させた状態で引き延ばして拡大させてもよい。
コピーテンプレート１２０に注入する気体は、例えば窒素やアルゴン等の不活性ガスや、酸素などを用いることができる。
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。
１００ マスタテンプレート
１１０ 液状樹脂
１２０ コピーテンプレート
１３０ 拡大コピーテンプレート
１４１、１４２ 欠陥
１４３ 拡大欠陥

Claims (8)

  1. 第１凹凸パターンを有する第１テンプレートに樹脂を塗布し、
    前記樹脂を硬化し、
    硬化した前記樹脂を前記第１テンプレートから剥離して前記第１凹凸パターンに対応する第２凹凸パターンを有する第２テンプレートを作製し、
    前記第２テンプレートを拡大させ、
    前記樹脂は、液状シリコン樹脂、第１熱可塑性樹脂、環状構造を含まない第２熱可塑性樹脂、及び発泡成分を有し、
    前記第２テンプレートに対し加熱、加圧又は光照射を行い、前記第２テンプレート中において発泡を起こした状態で前記第２テンプレートを引き延ばすことで拡大させることを特徴とするテンプレート作製方法。
  2. 第１凹凸パターンを有する第１テンプレートに樹脂を塗布し、
    前記樹脂を硬化し、
    硬化した前記樹脂を前記第１テンプレートから剥離して前記第１凹凸パターンに対応する第２凹凸パターンを有する第２テンプレートを作製し、
    前記第２テンプレートを拡大させるテンプレート作製方法。
  3. 前記樹脂は、液状シリコン樹脂、第１熱可塑性樹脂、及び環状構造を含まない第２熱可塑性樹脂を有することを特徴とする請求項２に記載のテンプレート作製方法。
  4. 前記第２テンプレートを加熱した状態で引き延ばすことで拡大させることを特徴とする請求項３に記載のテンプレート作製方法。
  5. 前記第２テンプレートに有機溶媒を吸収させた状態で引き延ばすことで拡大させることを特徴とする請求項３に記載のテンプレート作製方法。
  6. 前記樹脂は発泡成分をさらに有し、
    前記第２テンプレートに対し加熱、加圧又は光照射を行い、前記第２テンプレート中において発泡を起こすことで、前記第２テンプレートを拡大させることを特徴とする請求項３に記載のテンプレート作製方法。
  7. 前記第２テンプレートに気体を注入し膨張させることで、前記第２テンプレートを拡大させることを特徴とする請求項３に記載のテンプレート作製方法。
  8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の方法により拡大された前記第２凹凸パターンのサイズと、前記第１凹凸パターンのサイズとを比較して拡大率を求め、
    拡大された前記第２テンプレートを検査して欠陥を検出し、
    前記第２テンプレート上の前記欠陥の位置及び前記拡大率に基づいて、前記第１テンプレート上の欠陥の位置を算出することを特徴とするテンプレート検査方法。
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