インプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法
【課題】加工性に優れたインプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のインプリント用ブランクス１０は、下地層１１と、下地層１１上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層１２、１３と、を備えた。
【解決手段】本発明のインプリント用ブランクス１０は、下地層１１と、下地層１１上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層１２、１３と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライクカーボンは、その高硬度と低摩擦係数により、インプリントテンプレートへの利用が期待されている。例えば、特許文献１には、金属製の本体の表面に凹凸パターンを形成し、その凹凸パターンが形成された本体表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することが開示されている。
【０００３】
この場合、凹凸パターンが微細になると、高精度に膜厚がコントロールされたダイヤモンドライクカーボン膜を、凹凸パターンが形成された表面に成膜することが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４９０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、加工性に優れたインプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、下地層と、前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、を備えたことを特徴とするインプリント用ブランクスが提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、下地層と、前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、を備え、少なくとも最表層の前記ダイヤモンドライクカーボン層に凹部及び凸部を有するパターンが形成されたことを特徴とするインプリント用テンプレートが提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層を、下地層上に形成する工程と、前記ダイヤモンドライクカーボン層に放射線を照射してオージェ電子を放出させる工程と、前記オージェ電子のエネルギー分布を取得する工程と、前記エネルギー分布に基づいて、前記放射線が照射されているダイヤモンドライクカーボン層を特定する工程と、を備えたことを特徴とするインプリント用テンプレートの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加工性に優れたインプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートの製造方法を示す模式断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートを用いた半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図３】（ａ）は、図１（ａ）における第２のダイヤモンドライクカーボン層に電子線を照射したときに測定されるオージェ電子のエネルギー分布例であり、（ｂ）は、図１（ａ）における第１のダイヤモンドライクカーボン層に電子線を照射したときに測定されるオージェ電子のエネルギー分布例。
【図４】本発明の他の実施形態に係るインプリント用ブランクス及びテンプレートの模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１（ａ）は、本実施形態に係るインプリント用ブランクス（以下、単にブランクスとも称する）１０の模式断面図を示す。
【００１１】
ブランクス１０は、下地層１１上に複数のダイヤモンドライクカーボン層が積層された構造を有する。下地層１１は、例えば石英基板である。複数のダイヤモンドライクカーボン層は、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２と第２のダイヤモンドライクカーボン層１３とを有する。
【００１２】
ダイヤモンドライクカーボンは、ｓｐ２混成軌道を形成して結合した炭素（ｓｐ２結合炭素）と、ｓｐ３混成軌道を形成して結合した炭素（ｓｐ３結合炭素）とを含む。そして、本実施形態では、複数のダイヤモンドライクカーボンにおいて積層方向に隣接する層間で、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が異なる。例えば、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２では、ｓｐ２結合炭素の含有量の方がｓｐ３結合炭素よりも多く、ｓｐ２結合炭素リッチである。第２のダイヤモンドライクカーボン層１３では、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が、略１である。
上記混合比は、ダイヤモンドライクカーボンをＣＶＤ（chemical vapor deposition）法などで成膜する際の成膜条件によりコントロール可能である。例えば、原料ガスに含まされる酸素濃度や水素濃度が比較的高いと、ｓｐ３混成軌道の比を高くすることが可能である。
【００１３】
前述したブランクス１０に対して、図１（ｂ）に示すように、所望の凹凸パターンを形成することで、インプリント用テンプレート（以下、単にテンプレートとも称する）が得られる。
【００１４】
下地層１１及び第１のダイヤモンドライクカーボン層１２は加工されず、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３に対して、凹部１３ａ及び凸部１３ｂが形成される。例えば、電子線による直描及びその後の現像、あるいはマスクを使った選択的エッチングにより、凹凸パターンが形成される。
【００１５】
このパターニング時に、凹部１３ａ内に第２のダイヤモンドライクカーボン層１３が欠陥（黒欠陥）１３ｃとして残ってしまうことがある。この場合、欠陥１３ｃの修正工程が行われる。
【００１６】
例えば、電子線を照射して欠陥１３ｃを除去する。このとき、過剰エッチングによって、下の層（本実施形態では第１のダイヤモンドライクカーボン層１２）が電子線から受けるダメージを抑制するため、欠陥１３ｃの高さ（厚さ）に応じた、電子線の照射ドーズ量の制御（主に照射時間の制御）が重要である。
【００１７】
修正対象物とその下の層との構成元素が異なる場合は、放出される二次電子量や反射電子量などを測定することにより、欠陥１３ｃに対する電子線照射の停止タイミング、すなわち欠陥１３ｃとその下の層との界面（修正エンドポイント）を検出することが可能である。しかし、本実施形態のように、欠陥１３ｃとその下の第１のダイヤモンドライクカーボン層１２との構成元素が同じもしくは類似している場合、修正エンドポイントの検出は困難である。
【００１８】
この場合、欠陥１３ｃに対する電子線の照射ドーズ量を制御するには欠陥１３ｃの高さ情報が必要となるが、ＴＡＴ（turnaround time）を犠牲にすることなくこれを測定することは困難であり、欠陥画像から推測するオペレータの習熟によるところが大きい。照射ドーズ量が低すぎた場合は、再度の電子線照射による修正が必要となり、修正ＴＡＴの悪化をまねく。照射ドーズ量が高すぎた場合は、下の層に対するダメージが大きくテンプレートの再作製が必要となり、大幅なＴＡＴ悪化を引き起こす可能性がある。
【００１９】
なお、電子線照射によって試料の情報を得る方法としては、二次電子や反射電子の他に、特性Ｘ線やオージェ電子が考えられる。特性Ｘ線の分析にあたっては、エネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ；Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）、波長分散型Ｘ線分光（ＷＤＳ；Wavelength-Dispersive X-ray Spectroscopy）が考えられるが、炭素のｓｐ２混成軌道とｓｐ３混成軌道との化学結合エネルギー差は約０．９ｅＶと、既存のＷＤＳのエネルギー分解能（１５ｅＶ程度）では分解することが困難である。
【００２０】
また、特性Ｘ線の分析では、試料表面から数μｍ程度までの比較的深い位置の情報が得られるため、表面に敏感な分析方法とは言えず、ｎｍレベルの微細凹凸パターンが表面に形成されることの多いインプリント用テンプレートの検査には適していない。これに対して、オージェ電子の分析では、深さ５０オングストローム程度の試料表面の情報を得ることができ、試料表面の変化に敏感である。
【００２１】
そこで、本実施形態では、電子線の照射によって放出されるオージェ電子を測定することで、欠陥１３ｃの修正エンドポイントを特定する。
【００２２】
図１（ｃ）に、欠陥１３ｃの修正工程を示す。
【００２３】
欠陥１３ｃに対して電子線ＥＢを照射する。このとき、エッチャントガスを、欠陥１３ｃを含む第２のダイヤモンドライクカーボン層１３の表面に供給する。電子線ＥＢを欠陥１３ｃに対して照射することで、欠陥１３ｃを構成する炭素をエッチャントガスと結合させてガス化させて除去する。
【００２４】
なお、欠陥１３ｃの除去にあたっては、電子線以外の放射線、例えばプロトンビームなどを欠陥１３ｃに照射してもよい。放射線の照射により、欠陥１３ｃを除去できると共に、オージェ電子を放出可能に励起できればよい。この場合、欠陥除去を行いつつ、エンドポイントを検出できる。
【００２５】
欠陥１３ｃに対する電子線ＥＢの照射により、オージェ電子が放出される。このオージェ電子を、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３の表面近傍に設けられたオージェ電子検出器１８で検出し、オージェ電子のエネルギー分布を取得する。
【００２６】
このときのオージェ電子のエネルギー分布（オージェスペクトル）の一例を、図３（ａ）に示す。図３（ａ）において、横軸はオージェ電子の運動エネルギーを、縦軸は強度を表す。
【００２７】
上記オージェ電子の測定により、電子線ＥＢが照射された部分に含まれる炭素の１ｓ軌道のエネルギー分布（図３（ａ）において実線で表す）が得られる。この１ｓ軌道のエネルギー分布は、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布（図３（ａ）において破線で表す）と、ｓｐ３混成軌道のエネルギー分布（図３（ａ）において１点鎖線で表す）とを合成したものに対応する。
【００２８】
ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比と、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布とｓｐ３混成軌道のエネルギー分布のそれぞれのピーク位置と、の相関関係は他の方法等により既知あるいは求めることができるが、現状のオージェ電子分光分析法では、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布とｓｐ３混成軌道のエネルギー分布のそれぞれのピーク位置を直接検出する分解能はない、もしくは低い。したがって、本実施形態では、１ｓ軌道のエネルギー分布に基づいて、電子線が照射されているダイヤモンドライクカーボン層を特定する。
【００２９】
具体的には、１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置と分布幅（例えばピークの半値幅）の変化をモニタする。欠陥１３ｃは、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３と同じ層であり、欠陥１３ｃにおけるｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比は略１である。この場合、図３（ａ）に示すように、１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置は、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布のピーク位置と、ｓｐ３混成軌道のエネルギー分布のピーク位置との中間付近にある。
【００３０】
欠陥１３ｃが除去され、電子線が、ｓｐ２結合炭素リッチな第１のダイヤモンドライクカーボン層１２に達すると、図３（ｂ）に示すように、１ｓ軌道のピーク位置はｓｐ２軌道のピーク位置側にシフトする。さらに、１ｓ軌道のピークの半値幅Ｗｂは、欠陥１３ｃに電子線が照射されているとき（図３（ａ））の半値幅Ｗａに比べて小さくなる。
【００３１】
それら、ピーク位置及び半値幅の少なくともいずれか一方に閾値を設定し、それらの変化をモニタすることで、電子線の照射対象が欠陥１３ｃから第１のダイヤモンドライクカーボン層１２に移ったこと、すなわち修正のエンドポイントを検出することができる。このエンドポイントの検出を受けて、電子線の照射を停止させることができる。この結果、修正対象ではない第１のダイヤモンドライクカーボン層１２へのダメージを抑制することができる。
【００３２】
欠陥１３ｃが除去されることで、図１（ｄ）に示すテンプレート２０が得られる。本実施形態によれば、欠陥なく、高精度にパターニングされたテンプレート２０を提供できる。また、凹部１３ａの底は下地層１１に達せず、凹部１３ａの底面は第１のダイヤモンドライクカーボン層１２である。すなわち、後述するインプリント材との接触面である凹部１３ａの側壁及び底部がダイヤモンドライクカーボンである。ダイヤモンドライクカーボンは、高硬度且つ低摩擦係数であり離型性に優れ、離型時のパターン欠陥を抑制できる。
【００３３】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して、本実施形態に係るテンプレート２０を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、図２（ａ）に示すように、加工対象物３０の表面上に、未硬化状態のインプリント材３１を供給する。加工対象物３０は、基板自体、もしくは基板上に各種の膜が形成されたものである。インプリント材３１は、例えば熱硬化または光硬化型の樹脂材料である。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、前述したテンプレート２０の凹凸パターンを、インプリント材３１に接触させて、テンプレート２０を加工対象物３０に対して押し付ける。
【００３６】
その状態で、インプリント材３１に対して熱あるいは紫外線等の光を加えて、インプリント材３１を硬化させた後、図２（ｃ）に示すように、インプリント材３１からテンプレート２０を離間させる。これにより、インプリント材３１には、テンプレート２０に形成された凹凸パターンの反転パターンが転写される。
【００３７】
次に、パターニングされたインプリント材３１をマスクにして、加工対象物３０の選択的エッチングを行う。これにより、図２（ｄ）に示すように、加工対象物３０の表面に凹凸パターンが形成される。
【００３８】
なお、欠陥１３ｃを除去するにあたって、オージェ電子が放出されない、例えばイオンビームを用いたエッチングを行ってもよい。この場合、エンドポイントの検出にあたっては、エッチング中またはエッチング後に、電子線等を照射してオージェ電子を放出させる。その場合でも、前述したようにして、オージェ電子のエネルギー分布から、欠陥修正のエンドポイントを検出することができる。また、この方法は、欠陥除去に限らず、凹部１３ａを形成するエッチング時のエンドポイント検出にも適用可能である。
【００３９】
また、本実施形態の方法は、欠陥除去やエッチング等の処理のエンドポイントの検出に限らず、今、どのダイヤモンドライクカーボン層に電子線等を照射あるいはエッチングしているのか、さらにはエッチングにより露出した表面層なども特定できる。例えば、上記１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置や半値幅と、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比との相関関係を予め求めておく。そして、オージェ電子の測定により得られたピーク位置や半値幅を相関関係に照らし合わせることで、今どの層に対する処理が行われているのかを特定できる。これにより、欠陥除去の進行程度、凹部１３ａのエッチングの進行程度を知ることが可能になる。
【００４０】
１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置や半値幅から、処理のエンドポイントや処理の進行程度を判定するにあたっては、コンピュータによって自動的に行ってもよいし、あるいは、取得されたピーク位置や半値幅を人が見て判断してもよい。
【００４１】
なお、下地層１１上に積層する複数のダイヤモンドライクカーボン層は２層に限らず、図４（ａ）に示すように３層であってもよい。
【００４２】
このブランクスは、下地層１１上に、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２と、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３と、第３のダイヤモンドライクカーボン層１４とが順に積層された構造を有する。
【００４３】
例えば、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２では、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が、略１である。第２のダイヤモンドライクカーボン層１３では、ｓｐ３結合炭素の含有量の方がｓｐ２結合炭素よりも多く、ｓｐ３結合炭素リッチである。第３のダイヤモンドライクカーボン層１４では、ｓｐ２結合炭素の含有量の方がｓｐ３結合炭素よりも多く、ｓｐ２結合炭素リッチである。
【００４４】
このブランクスにおける第３のダイヤモンドライクカーボン層１４及び第２のダイヤモンドライクカーボン層１３に対して、所望の凹凸パターンを形成することで、図４（ｂ）に示すテンプレートが得られる。
【００４５】
本実施形態においても、欠陥除去や凹部のエッチングに、前述した方法を適用できる。すなわち、処理を受けている層が、ｓｐ２結合炭素リッチな第３のダイヤモンドライクカーボン層１４からｓｐ３結合炭素リッチな第２のダイヤモンドライクカーボン層１３に移ると、１ｓ軌道のピーク位置はｓｐ２軌道のピーク位置側からｓｐ３軌道のピーク位置側にシフトする。このピーク位置に閾値を設定することにより、１ｓ軌道のピーク位置が、閾値よりｓｐ２軌道のピーク位置側にある場合には処理速度を上昇させてＴＡＴの短縮を図れ、閾値よりｓｐ３軌道のピーク位置側にある場合には処理速度を低下させてエネルギー分布検出の精度向上を図れる。
【００４６】
さらに処理が進行し、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が略１である第１のダイヤモンドライクカーボン層１２の表面が露出すると、１ｓ軌道のピーク位置は、ｓｐ２軌道のピーク位置側から、ｓｐ２軌道のピーク位置とｓｐ３軌道のピーク位置との中間付近にシフトする。また、１ｓ軌道のピークの半値幅は小さくなる。
【００４７】
それら、ピーク位置及び半値幅の少なくともいずれか一方に閾値を設定し、それらの変化をモニタすることで、処理のエンドポイントを検出することができる。これを受けて、電子線の照射を停止させたり、エッチングを停止させることができる。この結果、修正対象あるいはエッチング対象ではない第１のダイヤモンドライクカーボン層１２へのダメージを抑制することができる。
【００４８】
なお、ダイヤモンドライクカーボン層は４層以上形成してもよい。そして、３層以上の場合において、積層方向に隣接する層間の界面を検出するにあたっては、すべての層の、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比を異ならせる必要はなく、積層方向に隣接する２層間での混合比が異なっていればよい。
【００４９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５０】
複数のダイヤモンドライクカーボン層の組み合わせは前述したものに限らない。例えば、２層構造において、ｓｐ２軌道リッチの層とｓｐ３軌道リッチの層との組み合わせであってもよい。この組み合わせの場合、両層の界面に処理が達したときの１ｓ軌道の分布幅（半値幅）の変動はそれほど大きくないが、ピーク位置は大きく変動する。なお、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が略１である層と、ｓｐ２軌道リッチまたはｓｐ３軌道リッチの層との２層の組み合わせの場合、両層の界面に処理が達したとき、１ｓ軌道の分布幅（半値幅）及びピーク位置とも大きく変動する。
【００５１】
また、ｓｐ２軌道リッチのダイヤモンドライクカーボン層は比較的摩擦係数が低く、凹部１３ａの底に露出する層をｓｐ２軌道リッチのダイヤモンドライクカーボン層とした場合には、高い離型性が期待できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ブランクス、１１…下地層、１２…第１のダイヤモンドライクカーボン層、１３…第２のダイヤモンドライクカーボン層、１３ａ…凹部、１３ｂ…凸部、１３ｃ…欠陥、１４…第３のダイヤモンドライクカーボン層、１８…オージェ電子検出器、２０…テンプレート、３０…加工対象物、３１…インプリント材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライクカーボンは、その高硬度と低摩擦係数により、インプリントテンプレートへの利用が期待されている。例えば、特許文献１には、金属製の本体の表面に凹凸パターンを形成し、その凹凸パターンが形成された本体表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することが開示されている。
【０００３】
この場合、凹凸パターンが微細になると、高精度に膜厚がコントロールされたダイヤモンドライクカーボン膜を、凹凸パターンが形成された表面に成膜することが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４９０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、加工性に優れたインプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、下地層と、前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、を備えたことを特徴とするインプリント用ブランクスが提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、下地層と、前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、を備え、少なくとも最表層の前記ダイヤモンドライクカーボン層に凹部及び凸部を有するパターンが形成されたことを特徴とするインプリント用テンプレートが提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層を、下地層上に形成する工程と、前記ダイヤモンドライクカーボン層に放射線を照射してオージェ電子を放出させる工程と、前記オージェ電子のエネルギー分布を取得する工程と、前記エネルギー分布に基づいて、前記放射線が照射されているダイヤモンドライクカーボン層を特定する工程と、を備えたことを特徴とするインプリント用テンプレートの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加工性に優れたインプリント用ブランクス、インプリント用テンプレート及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートの製造方法を示す模式断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るインプリント用テンプレートを用いた半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
【図３】（ａ）は、図１（ａ）における第２のダイヤモンドライクカーボン層に電子線を照射したときに測定されるオージェ電子のエネルギー分布例であり、（ｂ）は、図１（ａ）における第１のダイヤモンドライクカーボン層に電子線を照射したときに測定されるオージェ電子のエネルギー分布例。
【図４】本発明の他の実施形態に係るインプリント用ブランクス及びテンプレートの模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１（ａ）は、本実施形態に係るインプリント用ブランクス（以下、単にブランクスとも称する）１０の模式断面図を示す。
【００１１】
ブランクス１０は、下地層１１上に複数のダイヤモンドライクカーボン層が積層された構造を有する。下地層１１は、例えば石英基板である。複数のダイヤモンドライクカーボン層は、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２と第２のダイヤモンドライクカーボン層１３とを有する。
【００１２】
ダイヤモンドライクカーボンは、ｓｐ２混成軌道を形成して結合した炭素（ｓｐ２結合炭素）と、ｓｐ３混成軌道を形成して結合した炭素（ｓｐ３結合炭素）とを含む。そして、本実施形態では、複数のダイヤモンドライクカーボンにおいて積層方向に隣接する層間で、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が異なる。例えば、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２では、ｓｐ２結合炭素の含有量の方がｓｐ３結合炭素よりも多く、ｓｐ２結合炭素リッチである。第２のダイヤモンドライクカーボン層１３では、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が、略１である。
上記混合比は、ダイヤモンドライクカーボンをＣＶＤ（chemical vapor deposition）法などで成膜する際の成膜条件によりコントロール可能である。例えば、原料ガスに含まされる酸素濃度や水素濃度が比較的高いと、ｓｐ３混成軌道の比を高くすることが可能である。
【００１３】
前述したブランクス１０に対して、図１（ｂ）に示すように、所望の凹凸パターンを形成することで、インプリント用テンプレート（以下、単にテンプレートとも称する）が得られる。
【００１４】
下地層１１及び第１のダイヤモンドライクカーボン層１２は加工されず、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３に対して、凹部１３ａ及び凸部１３ｂが形成される。例えば、電子線による直描及びその後の現像、あるいはマスクを使った選択的エッチングにより、凹凸パターンが形成される。
【００１５】
このパターニング時に、凹部１３ａ内に第２のダイヤモンドライクカーボン層１３が欠陥（黒欠陥）１３ｃとして残ってしまうことがある。この場合、欠陥１３ｃの修正工程が行われる。
【００１６】
例えば、電子線を照射して欠陥１３ｃを除去する。このとき、過剰エッチングによって、下の層（本実施形態では第１のダイヤモンドライクカーボン層１２）が電子線から受けるダメージを抑制するため、欠陥１３ｃの高さ（厚さ）に応じた、電子線の照射ドーズ量の制御（主に照射時間の制御）が重要である。
【００１７】
修正対象物とその下の層との構成元素が異なる場合は、放出される二次電子量や反射電子量などを測定することにより、欠陥１３ｃに対する電子線照射の停止タイミング、すなわち欠陥１３ｃとその下の層との界面（修正エンドポイント）を検出することが可能である。しかし、本実施形態のように、欠陥１３ｃとその下の第１のダイヤモンドライクカーボン層１２との構成元素が同じもしくは類似している場合、修正エンドポイントの検出は困難である。
【００１８】
この場合、欠陥１３ｃに対する電子線の照射ドーズ量を制御するには欠陥１３ｃの高さ情報が必要となるが、ＴＡＴ（turnaround time）を犠牲にすることなくこれを測定することは困難であり、欠陥画像から推測するオペレータの習熟によるところが大きい。照射ドーズ量が低すぎた場合は、再度の電子線照射による修正が必要となり、修正ＴＡＴの悪化をまねく。照射ドーズ量が高すぎた場合は、下の層に対するダメージが大きくテンプレートの再作製が必要となり、大幅なＴＡＴ悪化を引き起こす可能性がある。
【００１９】
なお、電子線照射によって試料の情報を得る方法としては、二次電子や反射電子の他に、特性Ｘ線やオージェ電子が考えられる。特性Ｘ線の分析にあたっては、エネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ；Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）、波長分散型Ｘ線分光（ＷＤＳ；Wavelength-Dispersive X-ray Spectroscopy）が考えられるが、炭素のｓｐ２混成軌道とｓｐ３混成軌道との化学結合エネルギー差は約０．９ｅＶと、既存のＷＤＳのエネルギー分解能（１５ｅＶ程度）では分解することが困難である。
【００２０】
また、特性Ｘ線の分析では、試料表面から数μｍ程度までの比較的深い位置の情報が得られるため、表面に敏感な分析方法とは言えず、ｎｍレベルの微細凹凸パターンが表面に形成されることの多いインプリント用テンプレートの検査には適していない。これに対して、オージェ電子の分析では、深さ５０オングストローム程度の試料表面の情報を得ることができ、試料表面の変化に敏感である。
【００２１】
そこで、本実施形態では、電子線の照射によって放出されるオージェ電子を測定することで、欠陥１３ｃの修正エンドポイントを特定する。
【００２２】
図１（ｃ）に、欠陥１３ｃの修正工程を示す。
【００２３】
欠陥１３ｃに対して電子線ＥＢを照射する。このとき、エッチャントガスを、欠陥１３ｃを含む第２のダイヤモンドライクカーボン層１３の表面に供給する。電子線ＥＢを欠陥１３ｃに対して照射することで、欠陥１３ｃを構成する炭素をエッチャントガスと結合させてガス化させて除去する。
【００２４】
なお、欠陥１３ｃの除去にあたっては、電子線以外の放射線、例えばプロトンビームなどを欠陥１３ｃに照射してもよい。放射線の照射により、欠陥１３ｃを除去できると共に、オージェ電子を放出可能に励起できればよい。この場合、欠陥除去を行いつつ、エンドポイントを検出できる。
【００２５】
欠陥１３ｃに対する電子線ＥＢの照射により、オージェ電子が放出される。このオージェ電子を、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３の表面近傍に設けられたオージェ電子検出器１８で検出し、オージェ電子のエネルギー分布を取得する。
【００２６】
このときのオージェ電子のエネルギー分布（オージェスペクトル）の一例を、図３（ａ）に示す。図３（ａ）において、横軸はオージェ電子の運動エネルギーを、縦軸は強度を表す。
【００２７】
上記オージェ電子の測定により、電子線ＥＢが照射された部分に含まれる炭素の１ｓ軌道のエネルギー分布（図３（ａ）において実線で表す）が得られる。この１ｓ軌道のエネルギー分布は、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布（図３（ａ）において破線で表す）と、ｓｐ３混成軌道のエネルギー分布（図３（ａ）において１点鎖線で表す）とを合成したものに対応する。
【００２８】
ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比と、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布とｓｐ３混成軌道のエネルギー分布のそれぞれのピーク位置と、の相関関係は他の方法等により既知あるいは求めることができるが、現状のオージェ電子分光分析法では、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布とｓｐ３混成軌道のエネルギー分布のそれぞれのピーク位置を直接検出する分解能はない、もしくは低い。したがって、本実施形態では、１ｓ軌道のエネルギー分布に基づいて、電子線が照射されているダイヤモンドライクカーボン層を特定する。
【００２９】
具体的には、１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置と分布幅（例えばピークの半値幅）の変化をモニタする。欠陥１３ｃは、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３と同じ層であり、欠陥１３ｃにおけるｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比は略１である。この場合、図３（ａ）に示すように、１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置は、ｓｐ２混成軌道のエネルギー分布のピーク位置と、ｓｐ３混成軌道のエネルギー分布のピーク位置との中間付近にある。
【００３０】
欠陥１３ｃが除去され、電子線が、ｓｐ２結合炭素リッチな第１のダイヤモンドライクカーボン層１２に達すると、図３（ｂ）に示すように、１ｓ軌道のピーク位置はｓｐ２軌道のピーク位置側にシフトする。さらに、１ｓ軌道のピークの半値幅Ｗｂは、欠陥１３ｃに電子線が照射されているとき（図３（ａ））の半値幅Ｗａに比べて小さくなる。
【００３１】
それら、ピーク位置及び半値幅の少なくともいずれか一方に閾値を設定し、それらの変化をモニタすることで、電子線の照射対象が欠陥１３ｃから第１のダイヤモンドライクカーボン層１２に移ったこと、すなわち修正のエンドポイントを検出することができる。このエンドポイントの検出を受けて、電子線の照射を停止させることができる。この結果、修正対象ではない第１のダイヤモンドライクカーボン層１２へのダメージを抑制することができる。
【００３２】
欠陥１３ｃが除去されることで、図１（ｄ）に示すテンプレート２０が得られる。本実施形態によれば、欠陥なく、高精度にパターニングされたテンプレート２０を提供できる。また、凹部１３ａの底は下地層１１に達せず、凹部１３ａの底面は第１のダイヤモンドライクカーボン層１２である。すなわち、後述するインプリント材との接触面である凹部１３ａの側壁及び底部がダイヤモンドライクカーボンである。ダイヤモンドライクカーボンは、高硬度且つ低摩擦係数であり離型性に優れ、離型時のパターン欠陥を抑制できる。
【００３３】
次に、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して、本実施形態に係るテンプレート２０を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、図２（ａ）に示すように、加工対象物３０の表面上に、未硬化状態のインプリント材３１を供給する。加工対象物３０は、基板自体、もしくは基板上に各種の膜が形成されたものである。インプリント材３１は、例えば熱硬化または光硬化型の樹脂材料である。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、前述したテンプレート２０の凹凸パターンを、インプリント材３１に接触させて、テンプレート２０を加工対象物３０に対して押し付ける。
【００３６】
その状態で、インプリント材３１に対して熱あるいは紫外線等の光を加えて、インプリント材３１を硬化させた後、図２（ｃ）に示すように、インプリント材３１からテンプレート２０を離間させる。これにより、インプリント材３１には、テンプレート２０に形成された凹凸パターンの反転パターンが転写される。
【００３７】
次に、パターニングされたインプリント材３１をマスクにして、加工対象物３０の選択的エッチングを行う。これにより、図２（ｄ）に示すように、加工対象物３０の表面に凹凸パターンが形成される。
【００３８】
なお、欠陥１３ｃを除去するにあたって、オージェ電子が放出されない、例えばイオンビームを用いたエッチングを行ってもよい。この場合、エンドポイントの検出にあたっては、エッチング中またはエッチング後に、電子線等を照射してオージェ電子を放出させる。その場合でも、前述したようにして、オージェ電子のエネルギー分布から、欠陥修正のエンドポイントを検出することができる。また、この方法は、欠陥除去に限らず、凹部１３ａを形成するエッチング時のエンドポイント検出にも適用可能である。
【００３９】
また、本実施形態の方法は、欠陥除去やエッチング等の処理のエンドポイントの検出に限らず、今、どのダイヤモンドライクカーボン層に電子線等を照射あるいはエッチングしているのか、さらにはエッチングにより露出した表面層なども特定できる。例えば、上記１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置や半値幅と、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比との相関関係を予め求めておく。そして、オージェ電子の測定により得られたピーク位置や半値幅を相関関係に照らし合わせることで、今どの層に対する処理が行われているのかを特定できる。これにより、欠陥除去の進行程度、凹部１３ａのエッチングの進行程度を知ることが可能になる。
【００４０】
１ｓ軌道のエネルギー分布のピーク位置や半値幅から、処理のエンドポイントや処理の進行程度を判定するにあたっては、コンピュータによって自動的に行ってもよいし、あるいは、取得されたピーク位置や半値幅を人が見て判断してもよい。
【００４１】
なお、下地層１１上に積層する複数のダイヤモンドライクカーボン層は２層に限らず、図４（ａ）に示すように３層であってもよい。
【００４２】
このブランクスは、下地層１１上に、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２と、第２のダイヤモンドライクカーボン層１３と、第３のダイヤモンドライクカーボン層１４とが順に積層された構造を有する。
【００４３】
例えば、第１のダイヤモンドライクカーボン層１２では、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が、略１である。第２のダイヤモンドライクカーボン層１３では、ｓｐ３結合炭素の含有量の方がｓｐ２結合炭素よりも多く、ｓｐ３結合炭素リッチである。第３のダイヤモンドライクカーボン層１４では、ｓｐ２結合炭素の含有量の方がｓｐ３結合炭素よりも多く、ｓｐ２結合炭素リッチである。
【００４４】
このブランクスにおける第３のダイヤモンドライクカーボン層１４及び第２のダイヤモンドライクカーボン層１３に対して、所望の凹凸パターンを形成することで、図４（ｂ）に示すテンプレートが得られる。
【００４５】
本実施形態においても、欠陥除去や凹部のエッチングに、前述した方法を適用できる。すなわち、処理を受けている層が、ｓｐ２結合炭素リッチな第３のダイヤモンドライクカーボン層１４からｓｐ３結合炭素リッチな第２のダイヤモンドライクカーボン層１３に移ると、１ｓ軌道のピーク位置はｓｐ２軌道のピーク位置側からｓｐ３軌道のピーク位置側にシフトする。このピーク位置に閾値を設定することにより、１ｓ軌道のピーク位置が、閾値よりｓｐ２軌道のピーク位置側にある場合には処理速度を上昇させてＴＡＴの短縮を図れ、閾値よりｓｐ３軌道のピーク位置側にある場合には処理速度を低下させてエネルギー分布検出の精度向上を図れる。
【００４６】
さらに処理が進行し、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が略１である第１のダイヤモンドライクカーボン層１２の表面が露出すると、１ｓ軌道のピーク位置は、ｓｐ２軌道のピーク位置側から、ｓｐ２軌道のピーク位置とｓｐ３軌道のピーク位置との中間付近にシフトする。また、１ｓ軌道のピークの半値幅は小さくなる。
【００４７】
それら、ピーク位置及び半値幅の少なくともいずれか一方に閾値を設定し、それらの変化をモニタすることで、処理のエンドポイントを検出することができる。これを受けて、電子線の照射を停止させたり、エッチングを停止させることができる。この結果、修正対象あるいはエッチング対象ではない第１のダイヤモンドライクカーボン層１２へのダメージを抑制することができる。
【００４８】
なお、ダイヤモンドライクカーボン層は４層以上形成してもよい。そして、３層以上の場合において、積層方向に隣接する層間の界面を検出するにあたっては、すべての層の、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比を異ならせる必要はなく、積層方向に隣接する２層間での混合比が異なっていればよい。
【００４９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５０】
複数のダイヤモンドライクカーボン層の組み合わせは前述したものに限らない。例えば、２層構造において、ｓｐ２軌道リッチの層とｓｐ３軌道リッチの層との組み合わせであってもよい。この組み合わせの場合、両層の界面に処理が達したときの１ｓ軌道の分布幅（半値幅）の変動はそれほど大きくないが、ピーク位置は大きく変動する。なお、ｓｐ２結合炭素とｓｐ３結合炭素との混合比が略１である層と、ｓｐ２軌道リッチまたはｓｐ３軌道リッチの層との２層の組み合わせの場合、両層の界面に処理が達したとき、１ｓ軌道の分布幅（半値幅）及びピーク位置とも大きく変動する。
【００５１】
また、ｓｐ２軌道リッチのダイヤモンドライクカーボン層は比較的摩擦係数が低く、凹部１３ａの底に露出する層をｓｐ２軌道リッチのダイヤモンドライクカーボン層とした場合には、高い離型性が期待できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ブランクス、１１…下地層、１２…第１のダイヤモンドライクカーボン層、１３…第２のダイヤモンドライクカーボン層、１３ａ…凹部、１３ｂ…凸部、１３ｃ…欠陥、１４…第３のダイヤモンドライクカーボン層、１８…オージェ電子検出器、２０…テンプレート、３０…加工対象物、３１…インプリント材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層と、
前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、
を備えたことを特徴とするインプリント用ブランクス。
【請求項２】
下地層と、
前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、を備え、
少なくとも最表層の前記ダイヤモンドライクカーボン層に凹部及び凸部を有するパターンが形成されたことを特徴とするインプリント用テンプレート。
【請求項３】
前記凹部の底は前記下地層に達せず、前記凹部の側壁及び底部はダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項２記載のインプリント用テンプレート。
【請求項４】
ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層を、下地層上に形成する工程と、
前記ダイヤモンドライクカーボン層に放射線を照射してオージェ電子を放出させる工程と、
前記オージェ電子のエネルギー分布を取得する工程と、
前記エネルギー分布に基づいて、前記放射線が照射されているダイヤモンドライクカーボン層を特定する工程と、
を備えたことを特徴とするインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項５】
前記エネルギー分布は、前記放射線が照射されたダイヤモンドライクカーボン層に含まれる炭素の１ｓ軌道のエネルギー分布であることを特徴とする請求項４記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項６】
前記放射線の照射と同時に前記ダイヤモンドライクカーボン層の選択的除去を行うことを特徴とする請求項４または５に記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項７】
前記エネルギー分布に基づいて、前記放射線の照射を停止することを特徴とする請求項６記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項８】
前記ダイヤモンドライクカーボン層を選択的に除去するエッチング工程をさらに備え、
前記エッチングされた部分に対して前記放射線を照射して前記オージェ電子のエネルギー分布を取得することで、前記エッチングにより露出している表面層を特定することを特徴とする請求項４または５に記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項９】
前記エネルギー分布に基づいて、前記エッチングを停止することを特徴とする請求項８記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項１】
下地層と、
前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、
を備えたことを特徴とするインプリント用ブランクス。
【請求項２】
下地層と、
前記下地層上に積層され、ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層と、を備え、
少なくとも最表層の前記ダイヤモンドライクカーボン層に凹部及び凸部を有するパターンが形成されたことを特徴とするインプリント用テンプレート。
【請求項３】
前記凹部の底は前記下地層に達せず、前記凹部の側壁及び底部はダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項２記載のインプリント用テンプレート。
【請求項４】
ｓｐ２混成軌道を形成する炭素とｓｐ３混成軌道を形成する炭素との混合比が、積層方向に隣接する層間で異なる複数のダイヤモンドライクカーボン層を、下地層上に形成する工程と、
前記ダイヤモンドライクカーボン層に放射線を照射してオージェ電子を放出させる工程と、
前記オージェ電子のエネルギー分布を取得する工程と、
前記エネルギー分布に基づいて、前記放射線が照射されているダイヤモンドライクカーボン層を特定する工程と、
を備えたことを特徴とするインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項５】
前記エネルギー分布は、前記放射線が照射されたダイヤモンドライクカーボン層に含まれる炭素の１ｓ軌道のエネルギー分布であることを特徴とする請求項４記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項６】
前記放射線の照射と同時に前記ダイヤモンドライクカーボン層の選択的除去を行うことを特徴とする請求項４または５に記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項７】
前記エネルギー分布に基づいて、前記放射線の照射を停止することを特徴とする請求項６記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項８】
前記ダイヤモンドライクカーボン層を選択的に除去するエッチング工程をさらに備え、
前記エッチングされた部分に対して前記放射線を照射して前記オージェ電子のエネルギー分布を取得することで、前記エッチングにより露出している表面層を特定することを特徴とする請求項４または５に記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【請求項９】
前記エネルギー分布に基づいて、前記エッチングを停止することを特徴とする請求項８記載のインプリント用テンプレートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１０４９５２（Ｐ２０１１−１０４９５２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６５２２１（Ｐ２００９−２６５２２１）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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