JP2019149488A - テンプレート、テンプレートの製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント処理時にテンプレートの台座部の周囲からのレジストの染み出しを抑制することができるテンプレートを提供する。【解決手段】実施形態によれば、テンプレート基板と、前記テンプレート基板上に設けられる台座部と、を備えるテンプレートが提供される。前記台座部の前記テンプレート基板と接する第１面に対向し、パターンを有する第２面と、前記台座部の側面とのなす角度が９０度未満である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、テンプレート、テンプレートの製造方法および半導体装置の製造方法に関する。

従来、インプリント処理で、テンプレートを被加工物上のレジストに押し付けたときに、テンプレートのパターンが配置される台座部の周囲からレジストが染み出してしまう。

特開２０１６−２２５３７０号公報

本発明の一つの実施形態は、インプリント処理時にテンプレートの台座部の周囲からのレジストの染み出しを抑制することができるテンプレート、テンプレートの製造方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、テンプレート基板と、前記テンプレート基板上に設けられる台座部と、を備えるテンプレートが提供される。前記台座部の前記テンプレート基板と接する第１面に対向し、パターンを有する第２面と、前記台座部の側面とのなす角度が９０度未満である。

図１は、第１の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す図である。 図２は、第１の実施形態によるテンプレートの構成の一例を示す断面図である。 図３は、第１の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を示す断面図である。 図４は、第２の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す断面図である。 図５は、第２の実施形態によるテンプレートの構成の他の例を模式的に示す断面図である。 図６は、第３の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を示す断面図である。 図７は、第４の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す断面図である。 図８は、第４の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。 図９は、第４の実施形態による半導体装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。 図１０は、第４の実施形態によるテンプレートの再生手順の一例を模式的に示す断面図である。 図１１は、第５の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す断面図である。 図１２は、第５の実施形態によるテンプレートにおける密着層の役割を模式的に示す図である。 図１３は、第５の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。 図１４は、第４の実施形態で説明した方法で製造されるテンプレートの構造の一例を模式的に示す断面図である。 図１５は、第６の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるテンプレート、テンプレートの製造方法および半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。テンプレート１は、矩形状のテンプレート基板２と、テンプレート基板２の第１面２１の中央部付近に設けられる台座部３と、を備える。

テンプレート基板２は、例えば矩形の平板状の構造を有する。テンプレート基板２は、石英ガラスなどによって構成される。

台座部３は、四角錐台状の構造を有する。台座部３の第１面３１には、インプリント処理時に図示しない被加工物上のレジストと接触する凹凸パターン３３が設けられる。第１面３１には、矩形状のパターン配置領域Ｒ_Pと、パターン配置領域Ｒ_Pの外周に設けられる額縁状のマーク配置領域Ｒ_Mと、が設けられる。パターン配置領域Ｒ_Pには、被加工物に形成するデバイスおよび配線などのパターンが配置される。マーク配置領域Ｒ_Mには、被加工物との間で位置合わせを行うアライメントマークなどのマークが配置される。

台座部３の第１面３１に対向する第２面３２は、テンプレート基板２の第１面２１の中央部付近で接着される。台座部３は、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリレート系ゴムなどの樹脂によって構成される。また、台座部３の厚さは、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜２０μｍ程度であることが望ましい。

台座部３の第２面３２は、第１面３１よりも小さく構成されている。このため、例えば断面図において台座部３の第１面３１および第２面３２以外の側面は、第２面３２側から第１面３１側へ向かって広がるように傾斜している。つまり、台座部３の第１面３１と側面とがなす角度αは、９０度未満の鋭角となっている。なお、第１面３１の角部の角度αは、鋭角であることが望ましいが、３０度以上４５度以下であるとさらに望ましい。このように、第１面３１側の角部を鋭角とすることで、インプリント処理でテンプレート１を被加工物上のレジストに押し付けたときに、台座部３の周縁部にレジストが到達しても、レジストは台座部３の第１面３１からはみ出して、側面へと染み出すことができない。つまり、台座部３の側面へのレジストの染み出しを抑制することができる。

図２は、第１の実施形態によるテンプレートの構成の一例を示す断面図である。第１面３１側の角部の角度は、小さければ小さいほど、レジストの台座部３の側面への染み出しを抑制することができる。しかし、角部の角度αが小さくなると、第２面３２の輪郭３２１は、台座部３の中心部側へと移動する。図２（ａ）では、第２面３２の輪郭３２１から第１面３１に下した垂線の位置３２１ａは、マーク配置領域Ｒ_M（パターン配置領域Ｒ_Pの外側）に存在する。しかし、図２（ｂ）では、第２面３２の輪郭３２１から第１面３１に下した垂線の位置３２１ａは、パターン配置領域Ｒ_Pに存在する。すなわち、図２（ａ）では、パターン配置領域Ｒ_Pにおいて、台座部３の第１面３１と第２面３２との間のすべての高さで、台座部３が存在する。一方、図２（ｂ）では、パターン配置領域Ｒ_Pにおいて、台座部３の第１面３１と第２面３２との間で、台座部３の一部が存在しない領域３２５がある。ここで、「輪郭」とは例えば第２面３２の外周線のことを指す。

インプリント処理では、パターンが存在するところでは、できるだけ均一に力が加えられることが望ましい。そのため、図２（ａ）のように、パターン配置領域Ｒ_Pにおいて、台座部３の第１面３１と第２面３２との間のすべての高さで台座部３が存在する場合には、パターン配置領域Ｒ_Pと接するレジストには、均一に力がかかる。しかし、図２（ｂ）のように、パターン配置領域Ｒ_Pにおいて、台座部３の第１面３１と第２面３２との間で、台座部３の一部が存在しない領域３２５がある場合には、台座部３の一部が存在しない領域３２５に対応する位置と、すべての高さに台座部３が存在する領域に対応する位置と、では、力のかかり方が変わってしまう。つまり、パターン配置領域Ｒ_Pと接するレジストの各位置で、均一に力を加えることができない。

このことから、図２（ａ）に示されるように、パターン配置領域Ｒ_Pにおいて、台座部３の第１面３１と第２面３２との間のすべての高さで、台座部３が存在することが望ましい。そのため、第２面３２の輪郭３２１から台座部３の第１面３１に下した垂線の位置３２１ａは、パターン配置領域Ｒ_P側には存在せずに、マーク配置領域Ｒ_Mに存在するように、第１面３１側の角部の角度αが定められることが望ましい。

つぎに、このような構造のテンプレート１の製造方法について説明する。図３は、第１の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を示す断面図である。まず、図３（ａ）に示されるように、テンプレート基板２を用意する。テンプレート基板２は、例えば矩形状で平板状の石英ガラスによって構成される。ついで、テンプレート基板２の第１面２１上にガイド層５１を形成する。ガイド層５１は、テンプレート基板２の第１面２１の中央部付近に、ガイド層５１の上面からガイド層５１の下面（テンプレート基板２との境界）に向かって、径が小さくなる平面視で矩形状の開口部５２を有する。ここで、径とは、例えば開口径のうちの最大径のことを指す。すなわち、開口部５２を構成する側面５２ａは、テーパ形状を有している。ガイド層５１は、後述する埋め込み材料３４とエッチングの選択性が異なる材料である。また、ガイド層５１は、埋め込み材料３４とのミキシングが少なく、溶剤で除去できる材料であることが望ましい。このようなガイド層５１として、例えば、鎖状のポリマー材料であるポリスチレン、ポリウレタンなどを用いることができる。

例えば、テンプレート基板２の第１面２１上の全面にガイド層５１を形成した後、中央部付近に、矩形状の凸パターンを有するテンプレート１を押し当てることによって、開口部５２を有するガイド層５１を形成することができる。あるいは、ガイド層５１上にレジストを塗布し、開口部５２を形成する領域以外の領域上に、リソグラフィ技術および現像技術によってレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとしてガイド層５１をウェットエッチングで処理することによって、開口部５２を有するガイド層５１を形成することができる。このとき、ガイド層５１の上面と側面とのなす角度αは、９０度よりも大きくなるように形成される。すなわち、ガイド層５１の側面とテンプレート基板２の第１面２１とのなす角度αは９０度未満となっている。

その後、図３（ｂ）に示されるように、ガイド層５１の開口部５２内に埋め込み材料３４を形成する。埋め込み材料３４は、流動性を有する熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂である。埋め込み材料３４は、例えば、３次元的にラジカル架橋する材料であり、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリレート系ゴムなどの樹脂である。図３（ｂ）の状態では、埋め込み材料３４は、硬化しておらず、液体の状態を有している。

ついで、図３（ｃ）に示されるように、原版６１を埋め込み材料３４に押し当て、原版６１の凹部６１１内に埋め込み材料３４を充填させる。その後、埋め込み材料３４に熱を与えるか、あるいは光を照射することによって、埋め込み材料３４を硬化させる。これによって、埋め込み材料３４は台座部３となる。原版６１には、これから形成するテンプレート１のパターンとは凹凸が逆になった凹凸パターンを台座部３に有するパターン形成用テンプレートである。原版６１は、例えば石英ガラスによって構成される。

ついで、図３（ｄ）に示されるように、原版６１を台座部３から離型する。さらに、図３（ｅ）に示されるように、ウェットエッチングによってガイド層５１を除去する。ウェットエッチングでは、埋め込み材料３４は溶けずにガイド層５１が溶けるエッチャントが用いられる。これによって、凹凸パターン３３を有する台座部３がテンプレート基板２上に形成され、テンプレート１が完成する。

第１の実施形態では、テンプレート１の台座部３のパターンが形成された第１面３１と側面とのなす角度αが９０度未満となるようにした。その結果、テンプレート１を被加工物上のレジストに押し付けたときに、台座部３の周縁部からレジストが染み出し、台座部３の側面に這い上がることを抑制することができる。その結果、台座部３の側面に染み出したレジストの高さを例えば１００ｎｍ未満とすることができる。また、硬化したレジストによって、つぎのショット領域を押印したときのショット領域への欠陥の形成が抑制される。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、台座部のパターンが形成された第１面と側面とがなす角度αが９０度未満となるようにした。角度αが小さいほどレジストの側面への染み出しを抑えることができるが、第１の実施形態の構造では、図２（ｂ）で説明したように、台座部の第２面の輪郭の範囲内にパターン配置領域を設けなければならない。そのため、第１面と側面とがなす角度αを小さくすると、カーフ領域の幅を太くして、台座部の第１面の面積をショット領域よりも大きくしなければならない。第２の実施形態では、台座部の面積をショット領域と略同じ大きさとしたままで、台座部の周縁部からのレジストの染み出しを抑えることができるテンプレートについて説明する。

図４は、第２の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す断面図である。第２の実施形態では、台座部３の側面が２つの部分から構成される。すなわち、テンプレート基板２側に設けられ、テンプレート基板２の第１面２１に対して略垂直な面を有する第１側面部３５ａと、台座部３の第１面３１に対して９０度未満の角度αで交わる第２側面部３５ｂと、を有する。

第２側面部３５ｂと台座部３の第１面３１とがなす角度αが９０度未満であるので、テンプレート基板２の第１面２１から離れるほど、第２側面部３５ｂの輪郭の位置は外側になる。また、台座部３の厚さ方向のサイズ（以下、長さという）を一定とすると、第１側面部３５ａの長さを変えることによって、台座部３の第１面３１と第２側面部３５ｂとがなす角度αを変更することができる。すなわち、第１側面部３５ａの長さが長いほど角度αは小さくなり、第１側面部３５ａの長さが短いほど角度αは大きくなる。

第１側面部３５ａの輪郭を台座部３の第１面３１に延長させたときの位置３５ｃは、第１面３１に設けられるパターン配置領域Ｒ_Pにはなく、マーク配置領域Ｒ_Mに位置するように設けられる。これは、第１の実施形態で説明したように、もし第１側面部３５ａの輪郭の位置が、パターン配置領域Ｒ_Pに存在する場合には、パターン配置領域Ｒ_Pと接するレジストの各位置で均一に力を加えることができなくなるからである。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

このようなテンプレート１は、第１の実施形態で説明したものと同様の製造方法で製造することができる。ただし、図３（ａ）で、テンプレート基板２上に形成されるガイド層５１の開口部５２の側面５２ａは、第１側面部３５ａに対応する部分と、第２側面部３５ｂに対応する部分と、を有するように設けられる。

図５は、第２の実施形態によるテンプレートの構成の他の例を模式的に示す断面図である。図４では、台座部３の第１側面部３５ａは、テンプレート基板２の第１面２１に対して垂直に立っている場合を示した。しかし、図５に示されるように、テンプレート基板２の第１面２１と台座部３の第１側面部３５ａとのなす角度βが９０度よりも小さくてもよい。ただし、第１側面部３５ａの輪郭が最も小さい位置（すなわち、最もパターン配置領域Ｒ_Pに近い位置）を台座部３の第１面３１に投影した位置３５ｃは、上記したようにマーク配置領域Ｒ_Mに存在する。また、図示しないが、テンプレート基板２の第１面２１と台座部３の第１側面部３５ａとのなす角度βが９０度より大きくてもよい。さらに、これらの形態以外にも、第１側面部３５ａが曲率を有する面（Ｒ面）を有していたり、他の面形状を有していたりしてもよい。

第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、テンプレート基板に形成した埋め込み材料が流動性を有する状態で、パターン形成用テンプレートを押し付け、硬化させることによって、パターンを形成した。しかし、実施形態がこれに限定されるものではない。第３の実施形態では、他のテンプレートの製造方法について説明する。

図６は、第３の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を示す断面図である。なお、図３（ｂ）までは第１の実施形態で説明したものと同様であるので、説明を省略する。その後、図６（ａ）に示されるように、ガイド層５１の開口部５２に埋め込まれた埋め込み材料３４に熱を与えるか、あるいは光を照射することによって、埋め込み材料３４を硬化させる。そして、ガイド層５１を除去する。これによって、テンプレート基板２に樹脂製の埋め込み部３４ａが形成される。埋め込み部３４ａは、凹凸パターン３３が形成されていない台座部３である。

ついで、図６（ｂ）に示されるように、凹凸パターンが形成された原版６２に被転写材料３６ａを塗布する。被転写材料３６ａは、例えばスピンコート法によって原版６２上に塗布される。これによって、原版６２の凹パターン内に被転写材料３６ａが充填される。原版６２は、平板状のテンプレート基板２の一方の面に、凹凸パターンを有するパターン形成用テンプレートである。原版６２は、例えばシリコン基板によって構成される。原版６２は、図３で説明した原版６１とは異なり、台座部３が設けられない。被転写材料３６ａは、例えば、３次元的にラジカル架橋する材料であり、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリレート系ゴムなどの樹脂である。図６（ｂ）の状態では、被転写材料３６ａは、硬化しておらず、液体の状態を有している。

その後、図６（ｃ）に示されるように、被転写材料３６ａを塗布した原版６２に、テンプレート１の埋め込み部３４ａが対向するように配置し、埋め込み部３４ａに被転写材料３６ａを接触させる。この状態で、被転写材料３６ａに熱を与えるか、あるいは光を照射することによって、被転写材料３６ａが硬化され、凹凸パターンを有する被転写部３６が形成される。また、被転写部３６は、埋め込み部３４ａと接合される。

ついで、図６（ｄ）に示されるように、テンプレート基板２を原版６２から離型する。これによって、埋め込み部３４ａ上に被転写部３６が設けられた台座部３が形成される。以上によって、図１に示されるテンプレート１が完成する。

第３の実施形態では、台座部３の第１面３１と側面とのなす角部の角度αが９０度未満のテンプレート１を製造することができる。これによって、押印時にレジストが台座部３の外周部から染み出しにくいテンプレート１を得ることができるという効果を有する。

（第４の実施形態）
第１の実施形態では、平板上のテンプレート基板に、パターン形成面を有する樹脂製の台座部を接着したテンプレートについて説明した。第４の実施形態では、台座部を有するテンプレート基板の台座部に、凹凸パターンを有する樹脂製の被転写部を設けた構造のテンプレートの製造方法について説明する。

図７は、第４の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す断面図である。テンプレート１は、テンプレート基板２ａと、被転写部３６と、を備える。テンプレート基板２ａは、矩形状の基板の第１面２１の中央部付近に台座部２４が設けられる構成を有する。台座部２４は、テンプレート基板２ａの台座部２４以外の領域に対して１０〜５０μｍ程度突出した構造を有する。本プロセスの実施において、台座部２４の被転写部３６が配置される側の面と側面とのなす角度は図７に示される角度に限定されない。台座部２４の上記角度は、例えば９０度以上としてもよい。ただし、台座部２４の上記角度を９０度未満とすることによって第１の実施形態で説明した効果も有することができる。テンプレート基板２ａは、石英ガラスなどによって構成される。

被転写部３６は、第１面３６１に凹凸パターンを有し、第１面３６１に対向する第２面３６２でテンプレート基板２ａの台座部２４上に接着されるテンプレート１を構成する部材である。第１面３６１には、図１（ａ）に示されるように、矩形状のパターン配置領域Ｒ_Pと、パターン配置領域Ｒ_Pの外周に設けられる額縁状のマーク配置領域Ｒ_Mと、が設けられる。パターン配置領域Ｒ_Pに配置されるパターンおよびマーク配置領域Ｒ_Mに配置されるマークは、第１の実施形態で説明したものと同様である。被転写部３６は、硬化するための反応性基を有する材料からなる。硬化するための反応性基として、アクリロイル基、メタクリロイル基およびビニルエーテル基から選ばれる少なくとも１種の反応基を有する光ラジカル重合性基、またはエポキシ基およびオキセタニル基から選ばれる少なくとも１種の反応基を有する光カチオン重合性基を含む材料が例示される。

つぎに、このような構成のテンプレート１の製造方法について説明する。図８は、第４の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図８（ａ）に示されるように、テンプレート１に形成するパターンが掘り込まれた原版６２を用意する。原版６２は、例えば基板に被加工物に形成するパターンと同じパターンを掘り込んだものである。すなわち、原版６２には、複数の凹部６２ａが設けられている。原版６２は、例えばシリコン基板などによって構成される。

ついで、図８（ｂ）に示されるように、原版６２上に被転写部３６となる液体状の被転写材料３６ａをスピンコート法によって形成する。これによって、原版６２の凹部６２ａに被転写材料３６ａが埋め込まれるとともに、パターン形成面上での被転写材料３６ａの厚さが均一となる。被転写材料３６ａとして、光硬化性樹脂などを用いることができる。

その後、台座部２４が原版６２上の被転写材料３６ａと対向するように、テンプレート基板２ａを配置する。テンプレート基板２ａは、第１面２１の中央部付近に高さ１０〜５０μｍ程度の台座部２４が設けられた矩形状の石英ガラスなどによって構成される。

ついで、図８（ｃ）に示されるように、テンプレート基板２ａを被転写材料３６ａに接触させ、位置合わせを行う。その後、台座部２４と接触している被転写材料３６ａに紫外線を照射する。これによって、紫外線が照射された領域の被転写材料３６ａが硬化し、被転写部３６となるが、紫外線が照射されていない領域では、液体状のままとなる。

ついで、図８（ｄ）に示されるように、テンプレート基板２ａを原版６２から離型する。このとき、硬化した被転写部３６の破壊応力は、被転写部３６と原版６２との間の密着力よりも大きく、かつ被転写部３６とテンプレート基板２ａとの間の密着力よりも小さくなり、また、被転写部３６の破壊応力は、硬化していない被転写材料３６ａの破壊応力よりも大きくなる条件を満たす被転写材料３６ａが用いられる。このような条件を満たす被転写材料３６ａを用いることで、被転写部３６は、テンプレート基板２ａに接着した状態で原版６２および原版６２上の硬化していない被転写材料３６ａから剥がれる。なお、被転写部３６の破壊応力は、１．２×１０^-4ＧＰａ以上であることが望ましい。１．２×１０^-4ＧＰａ以上の破壊応力を有さないと、インプリント処理でテンプレート１をレジストから離型する際に、被転写部３６が破壊されてしまうからである。以上によって、テンプレート１が製造される。

つぎに、このようなテンプレート１を用いた半導体装置の製造方法について説明する。図９は、第４の実施形態による半導体装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図９（ａ）に示されるように、被加工物７０のショット領域上にレジスト７１を滴下する。レジスト７１は、例えば光硬化性樹脂によって構成される。レジスト７１は、例えばインクジェット法によって被加工物７０上に滴下される。あるいはレジスト７１は、スピンコート法によって被加工物７０上に全面塗布される。被加工物７０は、シリコン基板などの半導体基板、半導体基板上に形成された半導体膜、導電膜または絶縁膜などである。ついで、テンプレート１の被転写部３６を被加工物７０に対向させた状態で、テンプレート１と被加工物７０との間の粗い位置合わせを行う。

その後、図９（ｂ）に示されるように、被転写部３６がレジスト７１と接触するまでテンプレート１および被加工物７０のうち少なくとも一方を移動させる。そして、テンプレート１と被加工物７０との間のより精密な位置合わせを行う。テンプレート１の凹部にレジスト７１が充填された後、レジスト７１に紫外線を照射して、レジスト７１を硬化させる。これによって、レジストパターン７１ａが形成される。

ついで、図９（ｃ）に示されるように、レジストパターン７１ａからテンプレート１を離型する。その後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などの異方性エッチングによって、レジストパターン７１ａをマスクとして、被加工物７０を加工する。このような処理を繰り返すことによって被加工物７０を所望のパターンに加工することができ、所望のパターンを有する半導体装置が製造される。

ここで、テンプレート１を何度も被加工物７０上のレジスト７１に押し当て、レジスト７１を硬化させた後にレジストパターン７１ａから離型するという処理を繰り返し実行すると、図９（ｄ）に示されるように、被転写部３６のパターンが破損する。パターンが破損したテンプレート１を用いてインプリント処理を行うと、所望のレジストパターン７１ａを形成することができなくなってしまう。このような場合には、本実施形態のテンプレート１では、破損した被転写部３６を除去して、新たな被転写部３６をテンプレート基板２ａの台座部２４に形成することで容易に再生することができる。

図１０は、第４の実施形態によるテンプレートの再生手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、図１０（ａ）に示されるように、洗浄によってテンプレート１の破損した被転写部３６を剥離する。例えば硫酸と過酸化水素水の混合液である硫酸過水溶液を洗浄液として用いることができるが、被転写部３６を構成する樹脂の種類および材料によって洗浄液を適宜変更してもよい。これによって、図１０（ｂ）に示されるように、台座部２４上が清浄化されたテンプレート基板２ａが得られる。

その後は、図８に示したテンプレート１の製造方法と同様に、テンプレート基板２ａの台座部２４上に新たな被転写部３６を形成することによってテンプレート１が再生される。再生されたテンプレート１は、図９に示される半導体装置の製造方法に使用される。

第４の実施形態では、テンプレート基板２ａの台座部２４上に、パターンが形成された樹脂製の被転写部３６を接着したテンプレート１を用いて、インプリント処理を行う。インプリント処理を繰り返し行った結果、被転写部３６に破損が生じた場合には、被転写部３６を除去し、新たな被転写部３６をテンプレート基板２ａの台座部２４上に形成してテンプレート１を再生する。これによって、全体が石英ガラスで構成されるテンプレートが破損した場合には、テンプレート全体が廃棄されることになるが、第４の実施形態では、このような場合の製造コストに比して、低コストでテンプレート１を製造することができる。特に、インプリント処理時には、台座部２４を含むテンプレート基板２ａは破損されないので、再利用することができる。その結果、被転写部３６を再生するだけで、長期間使用可能なテンプレート１を提供することができる。

また、スピンコート法によって、被転写材料３６ａを原版６２上に塗布した後、テンプレート基板２ａを接触させた被転写材料３６ａを硬化させた。これによって、テンプレート基板２ａの台座部２４上に形成される被転写部３６の膜厚は略均一にすることができる。

（第５の実施形態）
第４の実施形態のテンプレートの製造方法では、テンプレート基板を接触させた状態で被転写材料を硬化させた後に、テンプレート基板を原版から離型する際に、被転写材料がテンプレート基板に接着せずに、原版に取り残されてしまう場合もある。第５の実施形態では、このような場合を回避する方法について説明する。

図１１は、第５の実施形態によるテンプレートの構成の一例を模式的に示す断面図である。テンプレート１は、テンプレート基板２ａと被転写部３６との間にさらに密着層５を備える。密着層５と被転写部３６との間の破壊応力が、被転写部３６の破壊応力、および被転写部３６と原版６２との間の破壊応力よりも大きくなるような材料が密着層５として使用される。

密着性を付与するために、テンプレート基板２ａおよび被転写部３６との間で水素結合または共有結合で結合される分子を含む材料が用いられる。密着層５は、被転写部３６と結合するための反応性基と、テンプレート基板２ａと結合するための反応性基と、を有する材料からなる。第４の実施形態で説明したように、被転写部３６は硬化するための反応性基を有する。例えば、被転写部３６が光ラジカル重合性基を有する材料である場合には、被転写部３６と結合するための反応性基として、光ラジカル重合性基を含む材料が例示される。光ラジカル重合性基を含む材料は、アクリロイル基、メタクリロイル基およびビニルエーテル基から選ばれる少なくとも１種の反応基を有する材料である。また、被転写部３６が光カチオン重合性基を有する材料である場合には、被転写部３６と結合するための反応性基として、光カチオン重合性基を含む材料が例示される。光カチオン重合性基を含む材料は、エポキシ基およびオキセタニル基から選ばれる少なくとも１種の反応基を有する材料である。

また、テンプレート基板２ａが石英ガラスで構成される場合には、テンプレート基板２ａと結合するための反応性基として、シランカップリング剤を例示することができる。このようなシランカップリング剤として、モノアルコキシシラン類、ジアルコキシシラン類、トリアルコキシシラン類、モノクロロシラン類、ジクロロシラン類、トリクロロシラン類などが例示される。そのため、密着層５として、例えば、光ラジカル重合性基を有するシランカップリング剤、または光カチオン重合性基を有するシランカップリング剤などを用いることができる。

このような密着層５として、3-(Trimethoxysilyl)propyl Acrylate、3-[Diethoxy(methyl)silyl]propyl Methacrylate、3-(Trimethoxysilyl)propyl Methacrylate、3-[Tris(trimethylsilyloxy)silyl]propyl Methacrylate、3-[Dimethoxy(methyl)silyl]propyl Methacrylate、3-(Methoxydimethylsilyl)propyl Acrylate、3-(Triethoxysilyl)propyl Methacrylate、3-(Triallylsilyl)propyl Acrylate、3-(Triallylsilyl)propyl Methacrylate、Diethoxy(3-glycidyloxypropyl)methylsilane、3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane、3-Glycidyloxypropyl(dimethoxy)methylsilane、[8-(Glycidyloxy)-n-octyl]trimethoxysilane、Triethoxy(3-glycidyloxypropyl)silaneなどを例示することができる。

図１２は、第５の実施形態によるテンプレートにおける密着層の役割を模式的に示す図である。ここでは、密着層５として3-(Trimethoxysilyl)propyl Acrylateを用いる場合を例に挙げる。図１２に示されるように、密着層５のトリメトキシシリル基がシランカップリング反応で、石英ガラスからなるテンプレート基板２ａと結合する。また、密着層５のアクリロイル基が光重合反応で、光ラジカル重合性基を有する被転写部３６と結合する。このように、密着層５は、テンプレート基板２ａと被転写部３６との間を強固に密着させることができる。

図１２でアクリロイル基を光カチオン重合性基であるエポキシ基に変えた場合には、エポキシ基が光カチオン重合反応で、光カチオン重合性基を有する被転写部３６と結合することになる。なお、第４の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。

つぎに、このような構成のテンプレート１の製造方法について説明する。図１３は、第５の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。ここでは、密着層５および被転写材料３６ａは、光ラジカル重合性基を有する材料によって構成される場合を例に挙げて説明する。

まず、図１３（ａ）に示されるように、テンプレート基板２ａの台座部２４上に光ラジカル重合性基を有する密着層５を蒸着法などの成膜法によって形成する。例えば、密着層５に上記で説明した3-(Trimethoxysilyl)propyl Acrylateが用いられる場合には、蒸着によって、トリメトキシシリル基がシランカップリング反応で石英ガラス製のテンプレート基板２ａに結合し、アクリロイル基が外側に向いた形で密着層５が形成される。

ついで、図１３（ｂ）に示されるように、テンプレート１に形成するパターンが掘り込まれた原版６２を用意し、原版６２上の全面にスピンコート法によって液体状の光ラジカル重合性基を有する被転写材料３６ａを形成する。被転写材料３６ａは、原版６２の凹部を埋め込みつつ、原版６２上の全面に略均一な厚さで形成される。

その後、台座部２４が原版６２の被転写材料３６ａと対向するように、テンプレート基板２ａを配置する。ついで、図１３（ｃ）に示されるように、テンプレート基板２ａおよび原版６２の少なくとも一方を移動させることによってテンプレート基板２ａと被転写材料３６ａとを接触させ、位置合わせを行う。ただし、図８（ｃ）の場合とは異なり、被転写材料３６ａはテンプレート基板２ａの台座部２４上に形成された密着層５と接触される。このとき、テンプレート基板２ａおよび原版６２が配置されている空間を、光を照射した時に反応を阻害する雰囲気にする。すなわち、光ラジカル重合性基を有する被転写材料３６ａを用いる場合には、酸素を含む雰囲気にする。

その後、図１３（ｄ）に示されるように、台座部２４を含む領域に紫外線を照射する。これによって、紫外線が照射された領域のうち、密着層５と被転写材料３６ａとが接触している領域では、光ラジカル重合反応によって両者が結合するとともに硬化する。その結果、被転写材料３６ａは、被転写部３６となる。紫外線は台座部２４に対応する領域に照射されることが望ましいが、通常、台座部２４に対応する領域よりも広い範囲に紫外線は照射される。台座部２４は、テンプレート基板２ａの第１面２１で突出しているため、台座部２４の周囲は、酸素を含む雰囲気で満たされる。酸素を含む雰囲気下では、光ラジカル重合性基は固まりにくいため、台座部２４の周囲で紫外線が照射されたとしても、密着層５と接していない他の領域では被転写材料３６ａは硬化せず、液体状のままとなる。

ついで、図１３（ｅ）に示されるように、テンプレート基板２ａを原版６２から離型する。このとき、硬化した被転写部３６の破壊応力は、被転写部３６と原版６２との間の密着力よりも大きく、かつ被転写部３６とテンプレート基板２ａとの間の密着層５を介した密着力よりも小さくなる。そのため、離型した際に、被転写部３６がテンプレート基板２ａから剥離することなく、また、被転写部３６が破断することなく、被転写部３６は原版６２との境界から剥離される。また、テンプレート基板２ａの台座部２４に対応する領域以外の領域では、被転写材料３６ａは硬化されていないので、台座部２４に対応する領域での被転写部３６の破壊応力は、台座部２４に対応する領域以外の領域での被転写材料３６ａの破壊応力よりも大きい。そのため、離型時には、台座部２４に対応する領域とそれ以外の領域との境界できれいに被転写部３６が剥離されることになる。以上のような工程によって、テンプレート１が製造される。

ここでは、密着層５と被転写材料３６ａとが光ラジカル重合性基を有する材料によって構成される場合を説明したが、密着層５と被転写材料３６ａが光カチオン重合性基を有する材料によって構成される場合もある。光カチオン重合性基は、水蒸気が存在すると、光が照射されても硬化し難くなる。そのため、密着層５と被転写材料３６ａが光カチオン重合性基を有する材料によって構成される場合には、図１３（ｄ）で紫外線を照射する前に、テンプレート基板２ａおよび原版６２が配置される空間を、水蒸気を含む雰囲気下にした後に、台座部２４を含む領域に紫外線を照射する。これによって、密着層５と被転写材料３６ａとが接触している領域では、光カチオン重合反応によって両者が結合するとともに硬化する。また、密着層５と接していない他の領域では被転写材料３６ａは硬化せず、液体状のままとなる。

第５の実施形態でも、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施形態）
図１４は、第４の実施形態で説明した方法で製造されるテンプレートの構造の一例を模式的に示す断面図である。この図に示されるように、テンプレート基板２ａの台座部２４上に被転写部３６が設けられるが、台座部２４と接触する被転写部３６の周縁部が不規則な形状を有することがある。例えば被転写部３６の周縁部の一部３６３が台座部２４の側面よりも横方向に突出してしまうこともある。このようなテンプレート１を用いてインプリント処理を行うと横方向に突出した部分が隣接するショット領域のレジストパターンと干渉してしまう虞がある。また、第５の実施形態でも同様の問題が発生する虞がある。第６の実施形態では、このような問題の発生を抑制することができるテンプレートの製造方法について説明する。

図１５は、第６の実施形態によるテンプレートの製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。図１５（ａ）は、図８（ｄ）で原版６２から離型された状態のテンプレート１である。テンプレート１は、上記したように台座部２４を有するテンプレート基板２ａと、台座部２４上に配置される樹脂製の被転写部３６と、を備える。被転写部３６は、図１５（ａ）に示されるように、凸部（凸パターン）３６５と、テンプレート基板２ａの台座部２４上で略均一な厚さを有する残膜部３６６と、を有する。凹部（凹パターン）は、凸部３６５によって囲まれた領域である。図１４に示されるように、残膜部３６６の周縁部が台座部２４よりも外側に突出してしまうことがある。

そこで、図１５（ｂ）に示されるように、ＲＩＥ法などの異方性のドライエッチングによって、凸部３６５と凸部３６５との間の残膜部３６６がなくなるまでエッチバックを行う。これによって、凸部３６５のみがテンプレート基板２ａの台座部２４上に設けられる構成となる。以上によって、テンプレート１の製造方法が終了する。

なお、ここでは、第４の実施形態の場合を例に挙げて説明したが、第５の実施形態でも同様に残膜部３６６および密着層５を除去することができる。

第６の実施形態では、被転写材料３６ａを硬化させ、テンプレート基板２ａを原版６２から離型した後に、異方性エッチングによって被転写部３６の残膜部３６６を除去した。これによって、残膜部３６６の周縁部が横方向に突出して、インプリント処理時に隣接するショット領域に形成されたレジストパターンと干渉してしまうことを抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ テンプレート、２，２ａ テンプレート基板、３ 台座部、５ 密着層、２４ 台座部、３３ 凹凸パターン、３４ 埋め込み材料、３４ａ 埋め込み部、３６ 被転写部、３６ａ 被転写材料、５１ ガイド層、５２ 開口部、５２ａ 側面、６１，６２ 原版、６２ａ 凹部、７０ 被加工物、７１ レジスト、７１ａ レジストパターン、３６５ 凸部、３６６ 残膜部、６１１ 凹部。

Claims (13)

1. テンプレート基板と、
   前記テンプレート基板上に設けられる台座部と、
   を備え、
   前記台座部の前記テンプレート基板と接する第１面に対向し、パターンを有する第２面と、前記台座部の側面とのなす角度が９０度未満であるテンプレート。
2. 前記角度は、３０度以上４５度以下である請求項１に記載のテンプレート。
3. 前記第２面は、前記パターンが設けられるパターン配置領域と、前記パターン配置領域の外周に設けられる額縁状のマーク配置領域と、を有し、
   前記第１面の輪郭の位置は、前記マーク配置領域に対応する位置に設けられる請求項１に記載のテンプレート。
4. 前記台座部は、樹脂からなる請求項１に記載のテンプレート。
5. テンプレート基板の主面上に開口部を有するガイド層を形成し、
   前記開口部に埋め込み材料を形成し、
   前記埋め込み材料を硬化させ、
   前記ガイド層を除去し、
   前記開口部に露出する前記ガイド層の側面と前記テンプレート基板の前記主面とのなす角度が９０度未満であるテンプレートの製造方法。
6. 原版のパターン形成面上に被転写材料を塗布し、
   テンプレート基板の周囲より突出した台座部と、前記被転写材料と、を接触させ、
   前記被転写材料のうち前記台座部と対応する領域を硬化させ、
   前記硬化した被転写材料を前記原版から離型する、
   テンプレートの製造方法。
7. 前記台座部と前記被転写材料との接触は、密着層を介して行われ、
   前記硬化によって、前記被転写材料に加えて前記領域に対応した前記密着層も硬化させる請求項６に記載のテンプレートの製造方法。
8. 前記被転写材料は、光硬化性樹脂によって構成され、
   前記密着層および前記密着層と接触している前記被転写材料は光を照射することで硬化する請求項７に記載のテンプレートの製造方法。
9. 前記密着層および前記被転写材料は、光ラジカル重合性基を有する材料によって構成され、
   酸素を含む雰囲気下で前記光の照射が行われる請求項８に記載のテンプレートの製造方法。
10. 前記密着層および前記被転写材料は、光カチオン重合性基を有する材料によって構成され、
    水蒸気を含む雰囲気下で前記光の照射が行われる請求項８に記載のテンプレートの製造方法。
11. 前記テンプレート基板は、石英ガラスからなり、
    前記密着層は、前記光ラジカル重合性基を有するシランカップリング剤によって構成される請求項９に記載のテンプレートの製造方法。
12. 前記テンプレート基板は、石英ガラスからなり、
    前記密着層は、前記光カチオン重合性基を有するシランカップリング剤によって構成される請求項１０に記載のテンプレートの製造方法。
13. 請求項６に記載のテンプレートの製造方法によって製造されるテンプレートを用意し、
    半導体基板上にレジストを滴下または塗布し、前記テンプレートの前記被転写材料と前記レジストとが対向するように、前記テンプレートを前記レジストに押印させ、
    前記レジストを硬化させ、
    前記レジストから前記テンプレートを離型する、
    半導体装置の製造方法。

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