JP6492511B2 - パターン形成体の製造方法及び光照射装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、酸素を含む雰囲気中で、マスクを介してパターン形成用基板に真空紫外線を照射するパターニング処理において、マスクパターンに忠実なパターンを精度良く形成することができるパターン形成体の製造方法及び光照射装置を提供することを課題としている。
上記のように、酸素を含む雰囲気中での光パターニングに際し、波長180nm〜200nmの範囲の真空紫外光(VUV光)を用いることで、180nmよりも短波長のVUV光を用いた場合と比較して、特にマスクとパターン形成用基板との間隙に発生する活性酸素(オゾン等)を抑制し、発生した活性酸素がマスク遮蔽部で覆われた部分(非露光部分)に流れ込むのを抑制することができる。したがって、パターン形成用基板の非露光部分で活性酸素による表面改質が行われるのを抑制することができ、良好なパターニングを実現することができる。
さらに、光パターニングを効果的に行うための波長域(有効波長域)において連続スペクトルを有する光源を用いるので、有効波長域において単一のメインピークを有する光源(例えば、エキシマランプのように172nmにメインピークを有する光源)と比較して効果的にパターニング処理を行うことができる。
このように、活性酸素の発生が少ない波長領域の光を強く発光することで、パターン精
度をより高めることができる。
さらに、上記のパターン形成体の製造方法において、前記連続スペクトルに、1つ以上のピークを有していてもよい。
これにより、活性酸素の発生が少ない波長領域の光を強く発光することができ、パターン精度をより高めることができる。
このように、パターン形成用基板の材料として脂肪族化合物ポリマーを用いることで、VUV光照射による光励起、酸化分解反応を利用した、パターン形成用基板の表面改質が可能となる。
さらにまた、上記のパターン形成体の製造方法において、前記パターン形成用基板は、環状オレフィンポリマー、又はその共重合体である環状オレフィンコポリマーからなる基板であってもよい。
このように、パターン形成用基板の材料として環状ポリオレフィン樹脂を用いることで、パターン形成用基板のVUV光照射面における結合の分解、及び処理雰囲気中の酸素による酸化を行わせることができ、パターン形成用基板の表面改質が可能となる。
さらに、マスクとパターン形成基板との間隙における活性酸素の濃度が低減するため、当該間隙の僅かな変化に対する必要露光時間の変化の割合を小さくすることができる。したがって、均一なパターニングを実現することができる。
図1は、本実施形態における光照射装置の構成例を示す図である。
光照射装置100は、真空紫外光(VUV光)を放射する真空紫外光光源装置10を備える。真空紫外光光源装置10は、光源11と、放物面ミラー12と、ランプハウジング13と、ランプハウジング13に設けられた窓部14とを備える。
光源11は点光源であり、例えば、VUV領域の光強度が強いフラッシュランプである。ここでは、光源11として、ショートアークフラッシュランプ(SFL)を用いている。
図2及び図3に示すように、SFL11は、波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有するVUV光を放射する。なお、ここでいう連続スペクトルとは、線スペクトルではなく、波長180nm〜200nmの範囲の全体にわたって発光波長が連続的に分布している状態をいう。
必要に応じて、例えば波長180nm〜200nmの範囲の照度を波長160nm〜180nmの範囲の照度以上とするために、各種バンドパスフィルター等を併用して照射波長を適正化してもよい。
さらに、SFL11は、図3に示すように、波長180nm〜200nmの範囲の連続スペクトルに、1つ以上のピークを有するVUV光を放射することが好ましい。なお、ここでいうピークとは、前後に0.5nm離れた波長における分光放射照度に比べて、その中央の波長における分光放射照度が10%以上高いことをいう。
SFL11は、石英ガラス等の真空紫外光透過性材料からなる楕円球形状の発光管111aを備える。発光管111aの両端には第一封止管111bと第二封止管111cとが連設されている。また、第二封止管111cには封止用ガラス管112が挿入されており、両者は二重管部分で溶着されている。そして、発光管111a内には、例えばキセノン(Xe)やクリプトン(Kr)等の希ガスが単独で、あるいは、微量のH2ガス又はN2ガスと希ガスとの混合ガスが封入されている。
第一の主電極113aから管軸Cに沿って外方に伸びる電極棒114aは、第一封止管111bの端部から外部に導出されている。この電極棒114aは、第一封止管111bの端部において、段継ぎガラスなどの手段により封着(ロッドシール)されている。また、第二の主電極113bから管軸Cに沿って外方に伸びる電極棒114bは、封止用ガラス管112の端部から外部に導出されている。この電極棒114bは、封止用ガラス管112の端部において、段継ぎガラスなどの手段により封着(ロッドシール)されている。
一対の電極113a,113bは、例えば酸化バリウム(BaO)、酸化カルシウム(CaO)、アルミナ(Al2O3)等の易電子放射性物質が含浸されたタングステン焼結体により構成されている。また、電極棒114a,114bは、例えばタングステンにより構成されている。
さらに、トリガ電極115a,115bは、先端に向かうに従って陽極113aに接近するよう管軸Cに対して傾斜して配置されている。一方のトリガ電極115aの先端と陽極113aの先端との離間距離、及び他方のトリガ電極115bの先端と陰極113bの先端との離間距離は、例えば、陽極113aと陰極113bとの電極間距離dが3.0mmである場合、それぞれ0.5mm〜1.5mmである。
トリガ電極115a,115bは、例えばニッケル、タングステンあるいはそれらを含む合金により構成されている。
さらに、発光管111a内には、始動用補助電極として、放電を安定して生じさせるためのスパーカ電極120が配設されている。
スパーカ電極120は、例えばアルミナ(Al2O3)よりなる円柱状の頭部、及びこの頭部に連続する軸部を有する。そして、上記頭部に接続された例えばニッケルよりなる金属箔の一端が電極棒114bの外周面に接続されていると共に、上記軸部に例えばタングステンよりなる内部リード線(不図示)が接続されている。当該内部リード線は、第二封止管111cと封止用ガラス管112との二重管部分において、上述した金属箔118a,118bと電気的に絶縁された状態で、気密に埋設された金属箔を介して外部リード線(不図示)に電気的に接続されている。
電極棒114a,114b、トリガ電極115a,115bに係る外部リード117a,117b、及びスパーカ電極120に係る外部リード線(不図示)は、それぞれ外部の給電部(不図示)に接続されている。この給電部は、所定のエネルギーを蓄えるコンデンサを有する。そして、給電部は、当該コンデンサを充電することで一対の電極113aと113bとの間に高電圧を印加すると共に、スパーカ電極120、トリガ電極115a,115b及び陽極113aにパルス電圧を印加する。
この真空紫外線は、波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有し、また、波長180nm〜200nmの範囲の照度が、波長160nm〜180nmの範囲の照度以上であるという特徴を有する。さらに、波長180nm〜200nmの範囲の連続スペクトルに、1つ以上のピークを有する。
なお、ランプハウジング13内部は、例えば真空であってもよいし、僅かに酸素を含む雰囲気であってもよい。
マスクMとしては、例えば、バイナリーマスク、位相シフトマスクなどのフォトマスクを使用することができる。また、マスクMとして、金属等の遮光性基板に対して透光部である開口部がパターン状に設けられたメタルマスクを使用することもできる。
真空紫外光光源装置10の光出射側には、真空紫外光光源装置10から放射されマスクMに入射される光が進行する光路を包囲する包囲部材21が設けられている。マスクMは、包囲部材21に連結されたマスクステージ22によって水平状態を保って吸着保持されている。
なお、包囲部材21内部は減酸素雰囲気にされていればよく、例えば真空であってもよい。
マスクMとワークWとの間隙の雰囲気は、制御部(雰囲気制御部)31によって、大気雰囲気(酸素約20kPa)としている。
なお、マスクMとワークWとの間隙の雰囲気は大気雰囲気に限定されるものではなく、酸素を含む雰囲気であればよい。
環状ポリオレフィンの原料としては、例えばジシクロペンタジエン(dicyclopentadiene:DCPD)やDCPDの誘導体(ノルボルネン誘導体)を用いる。ポリマーとしては、これらの環状オレフィンを単独重合することは立体障害の影響で困難であるので、αオレフィンと付加重合する方法や環状オレフィンの開環重合による方法を用いる。前者のポリマーをシクロオレフィンコポリマー(Cyclic Olefin Copolymer:COC)といい、後者のポリマーをシクロオレフィンポリマー(Cyclic Olefin Polymer:COP)という。
COCの分子構造は、例えば下記(1)式で表される。
で示される少なくとも1種の多環式オレフィンを、下記(3)式
で示される少なくとも1種の非環式オレフィンでメタロセン触媒の存在下で共重合して得られたものとする。
COPとしては、例えば、遷移金属ハロゲン化物と有機金属化合物から成るメタセシス重合触媒を用いて、シクロオレフィン系単量体を開環重合して得られた重合体を用いることができる。
有機単分子膜が設けられる基材は、特に限定されるものではなく、パターン形成体の用途や、有機単分子膜を構成する分子の種類等を考慮して適宜選択される。具体的には、金、銀、銅、白金、鉄等の金属、石英ガラスや酸化アルミニウム等の酸化物、GaAsやInP等の化合物半導体、高分子材料等からなる種々の基材上に有機単分子膜を設けることができる。
具体的には、SAM膜を構成する有機分子として、以下の一般式(4)で示されるホスホン酸系化合物を使用することができる。
このようなホスホン酸系化合物の具体例としては、ブチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、デシルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、6−ホスホノヘキサン酸、11−アセチルメルカプトウンデシルホスホン酸、11−ヒドロキシウンデシルホスホン酸、11−メルカプトウンデシルホスホン酸、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタンホスホン酸、11−ホスホノウンデシルホスホン酸、16−ホスホノヘキサデカン酸、1,8−オクタンジホスホン酸、1,10−デシルジホスホン酸、1,12−ドデシルジホスホン酸、ベンジルホスホン酸、4−フルオロベンジルホスホン酸、2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンジルホスホン酸、4−ニトロベンジルホスホン酸、12−ペンタフルオロフェノキシドデシルホスホン酸、(12−ホスホノドデシル)ホスホン酸、16−ホスホノヘキサデカン酸、11−ホスホノウンデカン酸等を挙げることができる。また、式(1)の化合物以外にも[2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル]ホスホン酸等の化合物も適用可能である。
また、SAM膜を構成する有機分子の別の例として、以下の一般式(5)で示されるチオール系化合物を使用することができる。
このようなチオール系化合物又はその誘導体の具体例としては、1−ブタンチオール、1−デカンチオール、1−ドデカンチオール、1−ヘプタンチオール、1−ヘキサデカンチオール、1−ヘキサンチオール、1−ノナンチオール、1−オクタデカンチオール、1−オクタンチオール、1−ペンタデカンチオール、1−ペンタンチオール、1−プロパンチオール、1−テトラデカンチオール、1−ウンデカンチオール、11−メルカプトウンデシルトリフルオロアセテート、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデカンチオール、2−ブタンチオール、2−エチルヘキサンチオール、2−メチル−1−プロパンチオール、2−メチル−2−プロパンチオール、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキサンチオール、3−メルカプト−N−ノニルプロピオンアミド、3−メチル−1−ブタンチオール、4−シアノ−1−ブタンチオール、ブチル3−メルカプトプロピオネート、cis−9−オクタデセン−1−チオール、3−メルカプトプロピオン酸メチル、tert−ドデシルメルカプタン、tert−ノニルメルカプタン、1,11−ウンデカンジチオール、1,16−ヘキサデカンジチオール、1,2−エタンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,8−オクタンジチオール、1,9−ノナンジチオール、2,2’−(エチレンジオキシ)ジエタンチオール、2,3−ブタンジチオール、5,5’−ビス(メルカプトメチル)−2,2’−ビピリジン、ヘキサ(エチレングリコール)ジチオール、テトラ(エチレングリコール)ジチオール、ベンゼン−1,4−ジチオール、(11−メルカプトウンデシル)−N,N,N−トリメチルアンモニウムブロミド、(11−メルカプトメルカプトウンデシル)ヘキサ(エチレングリコール)、(11−メルカプトウンデシル)テトラ(エチレングリコール)、1(11−メルカプトウンデシル)イミダゾール、1−メルカプト−2−プロパノール、11−(1H−ピロール−1−イル)ウンデカン−1−チオール、11−(フェロセニル)ウンデカンチオール、11−アミノ−1−ウンデカンチオール塩酸塩、11−アジド−1−ウンデカンチオール、11−メルカプト−1−ウンデカノール、11−メルカプトウンデカンアミド、11−メルカプトウンデカン酸、11−メルカプトウンデシルヒドロキノン、11−メルカプトウンデシルホスホン酸、11−メルカプトウンデシルリン酸、12−メルカプトドデカン酸、12−メルカプトドデカン酸NHSエステル、16−メルカプトヘキサデカン酸、3−アミノ−1−プロパンチオール塩酸塩、3−クロロ−1−プロパンチオール、3−メルカプト−1−プロパノール、3−メルカプトプロピオン酸、4−メルカプト−1−ブタノール、6−(フェロセニル)ヘキサンチオール、6−アミノ−1−ヘキサンチオール塩酸塩、6−メルカプト−1−ヘキサノール、6−メルカプトヘキサン酸、8−メルカプト−1−オクタノール、8−メルカプトオクタン酸、9−メルカプト−1−ノナノール、トリエチレングリコールモノ−11−メルカプトウンデシルエーテル、1,4−ブタンジチオールジアセテート、[11−(メチルカルボニルチオ)ウンデシル]ヘキサ(エチレングリコール)メチルエーテル、[11−(メチルカルボニルチオ)ウンデシル]テトラ(エチレングリコール)、[11−(メチルカルボニルチオ)ウンデシル]トリ(エチレングリコール)酢酸、[11−(メチルカルボニルチオ)ウンデシル]トリ(エチレングリコール)メチルエーテル、ヘキサ(エチレングリコール)モノ−11−(アセチルチオ)ウンデシルエーテル、S,S’−[1,4−フェニレンビス(2,1−エチンジイル−4,1−フェニレン)]ビス(チオアセタート)、S−[4−[2−[4−(2−フェニルエチニル)フェニル]エチニル]フェニル]チオアセテート、S−(10−ウンデセニル)チオアセテート、チオ酢酸S−(11−ブロモウンデシル)、S−(4−アジドブチル)チオアセテート、S−(4−ブロモブチル)チオアセテート(安定化剤として銅を含有)、チオ酢酸S−(4−シアノブチル)、1,1’,4’,1’’−テルフェニル−4−チオール、1,4−ベンゼンジメタンチオール、1−アダマンタンチオール、ADT、1−ナフタレンチオール、2−フェニルエタンチオール、4’−ブロモ−4−メルカプトビフェニル、4’−メルカプトビフェニルカルボニトリル、4,4’−ビス(メルカプトメチル)ビフェニル、4,4’−ジメルカプトスチルベン、4−(6−メルカプトヘキシルオキシ)ベンジルアルコール、4−メルカプト安息香酸、9−フルオレニルメチルチオール、9−メルカプトフルオレン、ビフェニル−4,4−ジチオール、ビフェニル−4−チオール、シクロヘキサンチオール、シクロペンタンチオール、m−カルボラン−1−チオール、m−カルボラン−9−チオール、p−テルフェニル−4,4’’−ジチオール、チオフェノール等を挙げることができる。
さらに、別の例として、SAM膜として以下の一般式(6)で示されるシラン系化合物を使用することができる。
このようなシラン系化合物の具体例としては、ビス(3−(メチルアミノ)プロピル)トリメトキシシラン、ビス(トリクロロシリル)メタン、クロロメチル(メチル)ジメトキシシラン、ジエトキシ(3−グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、ジエトキシ(メチル)ビニルシラン、ジメトキシ(メチル)オクチルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、N,N−ジメチル−4−[(トリメチルシリル)エチニル]アニリン、3−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、メトキシ(ジメチル)オクタデシルシラン、メトキシ(ジメチル)オクチルシラン、オクテニルトリクロロシラン、トリクロロ[2−(クロロメチル)アリル]シラン、トリクロロ(ジクロロメチル)シラン、3−(トリクロロシリル)プロピルメタクリレート、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−N’−(4−ビニルベンジル)エチレンジアミン塩酸塩、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、2−[(トリメチルシリル)エチニル]アニソール、トリス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]イソシアヌレート、アジドトリメチルシラン、3−[2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピルトリメトキシシラン、[3−(2−アミノエチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、3−アミノプロピル(ジエトキシ)メチルシラン、(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン、(3−アミノプロピル)トリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリメトキシシラン、イソブチル(トリメトキシ)シラン、エトキシジメチルフェニルシラン、エトキシトリメチルシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−シアノプロピルトリエトキシシラン、3−シアノプロピルトリクロロシラン、[3−(ジエチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシ(メチル)フェニルシラン、ジクロロジフェニルシラン、ジフェニルシランジオール、(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、ジメチルオクタデシル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロリド、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリエトキシ(イソブチル)シラン、トリエトキシ(オクチル)シラン、3−(トリエトキシシリル)プロピオニトリル、3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアナート、トリエトキシビニルシラン、トリエトキシフェニルシラン、トリクロロ(オクタデシル)シラン、トリクロロ(オクチル)シラン、トリクロロシクロペンチルシラン、トリクロロ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シラン、トリクロロビニルシラン、トリクロロ(フェニル)シラン、トリクロロ(フェネチル)シラン、トリクロロ(ヘキシル)シラン、トリメトキシ[2−(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタ−3−イル)エチル]シラン、トリメトキシ(オクタデシル)シラン、トリメトキシ(オクチル)シラン、トリメトキシ(7−オクテン−1−イル)シラン、3−(トリメトキシシリル)プロピルアクリラート、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アニリン、N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリラート、1−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]尿素、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシ(2−フェニルエチル)シラン、トリメトキシフェニルシラン、トリメトキシ[3−(メチルアミノ)プロピル]シラン、p−トリルトリクロロシラン、ドデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロドデシルトリクロロシラン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリクロロシリル)エタン、1,6−ビス(トリクロロシリル)ヘキサン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アミン、3−[ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ]プロピル−トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、tert−ブチルトリクロロシラン、(3−ブロモプロピル)トリクロロシラン、(3−ブロモプロピル)トリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキサクロロジシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、メトキシトリメチルシラン、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、(3−ヨードプロピル)トリメトキシシラン等を挙げることができる。
以上のようなSAM膜を構成する種々の有機分子は、一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
まず、制御部31は、真空チャック機構等を駆動制御し、マスクステージ22の所定の位置にセットされたマスクMを真空吸着により保持する。次に、制御部31はステージ移動機構32によりワークステージ23を下降し、ワークWをワークステージ23上に載置させた後、ステージ移動機構32によりワークステージ23を上昇し、ワークWを所定のVUV光照射位置にセットする。次に、制御部31は、ステージ移動機構32によりワークステージ23をXYθ方向に移動し、マスクMとワークWとの位置合わせ(アライメント)を行う。すなわち、マスクM上に印されたアライメント・マークとワークW上に印されたアライメント・マークを一致させる。
このとき、光照射装置100は、マスクMとワークWとの間隙を大気等の酸素を含む雰囲気とし、当該雰囲気中でワークWにVUV光を照射する。また、真空紫外光光源装置10は、ワークWに照射するVUV光として、波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有するVUV光を放射する。
すなわち、酸素を含む雰囲気中にVUV光を照射した場合、酸素分子がVUVを吸収し励起状態となることで活性酸素(オゾンや一重項酸素原子)が発生するが、VUV光として、波長180nm〜200nmの範囲の光を用いることで、180nmよりも短波長のVUV光を用いた場合と比較して活性酸素の発生量を抑制することができる。
このように、VUV光の波長を調整することで、VUV光照射時における活性酸素(オゾン)の生成量を調整することができる。したがって、VUV光照射により生成される活性酸素(オゾン)が原因で基板上に形成されるパターンの精度が低下するのを防止することができる。
さらに、有効波長域において連続スペクトルを有するVUV光を用いるので、例えば図5に示すエキシマランプから放射するVUV光のように、有効波長域において単一のメインピークを有する場合と比較して、より効果的に光パターニング処理を行うことができる。
さらに、光源として、ショートアーク型フラッシュランプを適用するので、ワークWに対して上記条件を満たすVUV光を適切に照射することができる。
さらにまた、マスクMとワークWとを近接配置した場合でも、両者の間隙に充満する活性酸素の濃度が低減されるため、必要露光時間が上記間隙の僅かな変化に左右されず、必要露光時間の設定が容易になる。また、マスクMとワークWとの近接配置が可能となることで、パターン精度の更なる向上が可能となる。
ワークWとしては、例えばCOPやCOC等からなる有機基板を用いることができる。有機基板自体にVUV光を照射することで、当該基板の表面で酸化分解反応を引き起こし、表面改質効果を得ることができる。このとき、VUV照射により基板表面には極性官能基(親水性官能基)を形成することができ、様々な表面修飾が可能となる。この技術は、例えば、マイクロチップ基板の機能化に用いることができる。
以下、実施例により本発明の効果を説明する。
まず、基板材料として、ノルボルネン誘導体とエチレン等のαオレフィンとをメタロセン触媒にて共重合したCOC、及びメタセシス重合触媒を用いてノルボルネン誘導体を開環重合したCOPを用い、それぞれパターン形成用基板を作製した。次に、各パターン形成用基板に対し、光源として図4に示すショートアークフラッシュランプ(SFL)と、エキシマランプとを用いて真空紫外光を照射し、それぞれパターニングを行った。その後、得られたパターンの精度評価を行った
エキシマランプとしては、二重管型であり、発光管内に封入圧力0.5atmでキセノンガス(Xe)が封入されたものを用いた。発光管の径はφ20mm、管軸方向の長さは80mmのものを用いた。また、当該エキシマランプには、100Wの電力を投入した。
それぞれのランプの中央直下40mmの位置にパターン形成用基板を配置し、マスクを介して露光を行った。マスクは、パターン形成用基板の上に20μm又は5μmのギャップを空けて配置した。ランプ−マスク間は窒素パージを行い、ギャップ(マスク−パターン形成用基板間)の雰囲気は、大気(酸素約20kPa)とし、1分間の露光をおこなった。
SAMには、アミノ基末端を有するn-(6-aminohexyl)aminopropyltrimethoxysilaneから作製するアミノシランSAM(AHAPS−SAM)を用い、SAM形成時の加熱温度は100℃とした。
光源としてSFLを用いた場合とエキシマランプを用いた場合とでCOC,COPに形成されたパターンを測定した結果、表1に示す結果が得られた。
このように、COC,COP等の有機材料基板自体にVUV照射を行ってパターニングする場合、波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有するVUV光を照射することで、良好なパターニングを実現できることが確認できた。
まず、基板の表面に、表2に示すホスホン酸系、シラン系及びチオール系の自己組織化単分子膜(SAM)を1nm〜3nmの厚さで形成し、パターン形成用基板を作製した。基板としては、ホスホン酸系SAMについては酸化アルミニウムの基板を用い、シラン系SAMについては石英ガラスの基板を用い、チオール系SAMについては金の基板を用いた。次に、各パターン形成用基板に対し、光源として図4に示すショートアークフラッシュランプ(SFL)と、エキシマランプとを用いて真空紫外光を照射し、それぞれパターニングを行った。その後、得られたパターンの精度評価を行った。
エキシマランプとしては、二重管型であり、発光管内に封入圧力0.5atmでキセノンガス(Xe)が封入されたものを用いた。発光管の径はφ20mm、管軸方向の長さは80mmのものを用いた。また、当該エキシマランプには、100Wの電力を投入した。
それぞれのランプの中央直下40mmの位置にパターン形成用基板を配置し、マスクを介して露光を行った。マスクは、パターン形成用基板の上に20μm又は5μmのギャップを空けて配置した。ランプ−マスク間は窒素パージを行い、ギャップ(マスク−パターン形成用基板間)の雰囲気は、大気(酸素約20kPa)とした。露光時間は、予め十分に大きなマスク開口部(10mm×10mm)を介してパターン形成用基板表面の露光を行い、その接触角(純水)が5°になるように露光時間を定めた。
その後、20μm×100μmの露光領域(100μmの方向が、ランプの軸方向に相当する)に、銀ナノインク(水系溶媒)10plをインクジェット塗布し、中央部のライン幅を、光学顕微鏡を用いて測定した。その結果を表2に示す。
このように、SAM等の有機単分子膜にVUV照射を行ってパターニングする場合、波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有するVUV光を照射することで、良好なパターニングを実現できることが確認できた。
なお、上記実施形態において、光源としてショートアーク型フラッシュランプを適用する場合について説明したが、光源から放射されるVUV光が波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有していればよく、光源としては種々の構成からなる光源を用いることができる。ここで、光源から放射されるVUV光は、波長180nm〜200nmの範囲に連続スペクトルを有していればよく、波長180nm〜200nmの範囲にピークがある必要はない。
さらに、上記実施形態においては、ワークWに照射されるVUV光の照度分布の均一性が求められる場合、例えば、光照射装置100を以下のように構成してもよい。
なお、インテグレータやコリメータレンズもしくはコリメータミラーは、真空紫外光光源装置10から放出されワークWに照射される光が進行する光路上に配置するので、これらはVUV領域の光透過性の良い材料で構成するものとする。
Claims (5)
- パターン形成用基板に対し、酸素を含む雰囲気中において、所定のパターンが形成されたマスクを介して真空紫外光を含む光を照射し、前記パターン形成用基板の光照射面に改質部と非改質部とを含むパターンが形成されたパターン形成体を製造するパターン形成体の製造方法であって、
前記真空紫外光が、波長180nm以上200nm以下の範囲に連続スペクトルを有する光であり、
前記真空紫外光の波長180nm以上200nm以下の範囲の照度が、波長160nm以上180nm以下の範囲の照度以上であることを特徴とするパターン形成体の製造方法。 - 前記連続スペクトルに、1つ以上のピークを有することを特徴とする請求項1に記載のパターン形成体の製造方法。
- 前記パターン形成用基板は、脂肪族化合物ポリマーからなる基板であることを特徴とする請求項1または2に記載のパターン形成体の製造方法。
- 前記パターン形成用基板は、環状オレフィンポリマー、又はその共重合体である環状オレフィンコポリマーからなる基板であることを特徴とする請求項3に記載のパターン形成体の製造方法。
- パターン形成用基板に対して離間して配置され、所定のパターンが形成されたマスクを保持するマスクステージと、
前記マスクを介して、前記パターン形成用基板上に真空紫外光を含む光を照射する真空紫外光光源部と、
前記マスクと前記パターン形成用基板との間隙を、酸素を含む雰囲気とする雰囲気制御部と、を備え、
前記真空紫外光光源部は、前記真空紫外光として、波長180nm以上200nm以下の範囲に連続スペクトルを有し、波長180nm以上200nm以下の範囲の照度が、波長160nm以上180nm以下の範囲の照度以上である光を照射することを特徴とする
光照射装置。
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