説明

ナノインプリント用組成物およびパターン形成方法

【課題】スループットの短縮や微細化という要望に応えつつ、モールドを押し付けた際に生じる残渣を低減することのできるナノインプリント リソグラフィを提供する。
【解決手段】実施の形態に係るナノインプリント用組成物は、アルコキシ基を含有するSi化合物(A)と、熱または露光によって酸を発生する酸発生剤(B)と、を含有することを特徴とする。Si化合物(A)としては、下記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーから選択される少なくとも1種を出発原料とする縮合物を含むことが好ましい。
Si(OR(R4−m (a1−1)
[式(a1−1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基であり、mは1〜4の整数である。]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ナノインプリント用組成物およびこれを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
リソグラフィ技術は、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジーであり、近年の半導体集積回路(IC)の高集積化に伴い、さらなる配線の微細化が進行している。微細化手法としては、より短波長の光源、例えばKrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fレーザー、EUV(極端紫外光)、EB(電子線)、X線等を用いる光源波長の短波長化や、露光装置のレンズの開口数(NA)の大口径化(高NA化)等が一般的である。しかしながら、光源波長の短波長化は、高額な新たな露光装置が必要となってしまう。
【0003】
このような状況のもと、Chouらによって、ナノインプリント リソグラフィが提案された(特許文献1参照)。ナノインプリント リソグラフィでは、所定のパターンが形成されたモールドを、表面に樹脂層が形成された基体に対して押し付け、モールドのパターンを樹脂層に転写している。
【0004】
Chouらによって最初に提案されたナノインプリント リソグラフィは、樹脂層に熱可塑性樹脂であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)が用いられ、樹脂層を変形させる前に加熱により樹脂を軟化させておき、次いで、モールドを押し付けて樹脂層を変形させ、その後、樹脂層を冷却して固化させる工程を経ることから、「熱サイクルナノインプリント リソグラフィ」と呼ばれている。
【0005】
しかしながら、この熱サイクルナノインプリント リソグラフィには、樹脂層の昇温、冷却に時間を要するためスループットが低いという問題があった。また、室温ナノインプリントによる方法(特許文献2参照)では、モールドを押し付ける際の圧力を低減させることができないという問題があった。
【0006】
そこで、熱可塑性樹脂の代わりに、光(紫外線、電子線)で硬化する光硬化性樹脂を用いたナノインプリント リソグラフィが提案された。このプロセスは、光硬化性樹脂を含む樹脂層にモールドを押し付け、次いで、光を照射して樹脂を硬化させ、その後、モールドを剥離することにより転写パターン(構造体)を得る。この手法は、光を利用して樹脂層を硬化させることから、「光ナノインプリント リソグラフィ」と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許第5772905号明細書
【特許文献2】特開2003−100609号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
一般に、従来のナノインプリント リソグラフィでは、モールドの凸部分が押し付けられた部分にレジスト膜が残渣として残ってしまうことが課題として残っている。この他、ナノインプリント リソグラフィに関して、パターンのさらなる微細化やスループットの向上といった技術開発の余地が残されている。
【0009】
また、光ナノインプリント リソグラフィでは、モールドを押し付けた状態で紫外線等を照射して樹脂を硬化させるため、硬化した樹脂がモールドに付着してしまう、いわゆるモールド汚染が生じることが避けることができず、モールドに付着した樹脂を除去するのに溶剤洗浄などの工程を要し、これが多大な手間となり、製造コストの増加を招いていた。
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スループットの短縮や微細化という要望に応えつつ、モールドを押し付けた際に生じる残渣を低減することのできるナノインプリント リソグラフィの提供にある。また、本発明の他の目的は、スループットの短縮や微細化という要望に応えつつ、モールド汚染を抑制することができるナノインプリント リソグラフィの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のある態様は、ナノインプリント用組成物である。当該ナノインプリント用組成物は、アルコキシ基を含有するSi化合物(A)と、熱または露光によって酸を発生する酸発生剤(B)と、を含有することを特徴とする。この態様において、Si化合物(A)は、下記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーから選択される少なくとも1種を出発原料とする縮合物を含むことが好ましい。
Si(OR(R4−m (a1−1)
[式(a1−2)中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基であり、mは1〜4の整数である。]
【0011】
また、Si化合物(A)は、前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーをさらに含むことが好ましい。
【0012】
この態様のナノインプリント用組成物によれば、基板に塗布されたレジスト膜の粘度を低減することができる。これにより、モールドによるパターン形成時にモールドの凸部分のレジスト膜を容易に押しのけることができるため、残渣の発生を抑制することができる。また、レジスト膜の低粘度化によりモールドの押圧を低減することができる。この結果、モールド押圧時のアライメント精度を向上させることができ、スループットのさらなる短縮が可能となる。また、モールドの押圧を低減することにより、モールドのパターンの解像力を向上させることができるため、ナノインプリントによるレジストパターンをさらに微細化することができる。
【0013】
また、上記態様のナノインプリント用組成物は、ラジカルによって攻撃されやすい二重結合が少なく、酸素存在化における酸素阻害に対する耐性が高いため、モールドを押圧した後に加熱または露光により硬化させることができる。このため、モールドを剥離する際に、パターニングされたレジスト膜は未硬化の状態であるため、モールドにレジスト膜が付着したとしても、硬化したレジスト膜が付着した場合に比べて容易に除去することができる。この結果、ナノインプリント リソグラフィの製造コストを低減することができる。
【0014】
本発明の他の態様は、パターン形成方法である。当該パターン形成方法は、上述した態様のナノインプリント用組成物を基板に塗布して膜を形成する工程と、当該膜にモールドを押圧する工程と、モールドを剥離し、未硬化パターンを得る工程と、加熱する工程と、を備えることを特徴とする。
【0015】
この態様のパターン形成方法によれば、低粘度化されたレジスト膜にモールドを押圧することにより、モールドの凸部分のレジスト膜を容易に押しのけることができるため、残渣の発生を抑制することができる。また、レジスト膜の低粘度化によりモールドの押圧を低減することができる。この結果、モールド押圧時のアライメント精度を向上させることができ、スループットのさらなる短縮が可能となる。また、モールドの押圧を低減することにより、モールドのパターンの解像力を向上させることができるため、ナノインプリントによるレジストパターンをさらに微細化することができる。
【0016】
また、モールドを押圧した後に加熱により未硬化パターンを硬化させることにより、モールドを剥離する際には、パターニングされたレジスト膜は未硬化の状態である。このため、モールドにレジスト膜が付着したとしても、硬化したレジスト膜が付着した場合に比べて容易に除去することができる。この結果、ナノインプリント リソグラフィの製造コストを低減することができる。
【0017】
本発明のさらに他の態様は、パターン形成方法である。当該パターン形成方法は、上述した態様のナノインプリント用組成物を基板に塗布して膜を形成する工程と、当該膜にモールドを押圧する工程と、モールドを剥離し、未硬化パターンを得る工程と、未硬化パターンを露光する工程と、を備えることを特徴とする。
【0018】
この態様のパターン形成方法によれば、低粘度化されたレジスト膜にモールドを押圧することにより、モールドの凸部分のレジスト膜を容易に押しのけることができるため、残渣の発生を抑制することができる。また、レジスト膜の低粘度化によりモールドの押圧を低減することができる。この結果、モールド押圧時のアライメント精度を向上させることができ、スループットのさらなる短縮が可能となる。また、モールドの押圧を低減することにより、モールドのパターンの解像力を向上させることができるため、ナノインプリントによるレジストパターンをさらに微細化することができる。
【0019】
また、モールドを押圧した後に露光により未硬化パターンを硬化させることにより、モールドを剥離する際には、パターニングされたレジスト膜は未硬化の状態である。このため、モールドにレジスト膜が付着したとしても、硬化したレジスト膜が付着した場合に比べて容易に除去することができる。この結果、ナノインプリント リソグラフィの製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、スループットの短縮や微細化という要望に応えつつ、モールドを押し付けた際に生じる残渣の低減や、モールド汚染の抑制を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施の形態に係るナノインプリントリソグラフィによるパターン形成方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
実施の形態に係るナノインプリント用組成物は、Si化合物(A)と、熱または露光によって酸を発生する酸発生剤(B)と、を含有する。以下、実施の形態に係るナノインプリント用組成物の各成分について詳述する。
【0023】
(A)Si化合物
本実施の形態に係るナノインプリント用組成物を構成するSi化合物は、下記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーから選択される少なくとも1種を出発原料とする縮合物(A1)を含む。
Si(OR(R4−m (a1−1)
式(a1−1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基であり、mは1〜4の整数である。縮合物(A1)の分子量は、500〜10000が好ましく、より好ましくは1000〜5000であり、さらに好ましくは1000〜2000である。
【0024】
式(a1−1)中の炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状のアルキル基;1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基等の分岐鎖状のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロデカニル基等の環状のアルキル基;が挙げられる。好ましくは炭素数1〜5のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜3のアルキル基であり、特に好ましくはメチル基およびエチル基である。
【0025】
式(a1−1)中のアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等が挙げられる。好ましくはフェニル基である。
【0026】
式(a1−1)中のアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等が挙げられる。好ましくはベンジル基である。
【0027】
式(a1−1)中、mは好ましくは2〜4である。
【0028】
式(a1−1)の具体例を以下に挙げる。
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロポキシシラン、トリ−n−ブトキシシラン、トリ−sec−ブトキシシラン、トリ−tert−ブトキシシラン、トリフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、メチルトリ−n−ブトキシシラン、メチルトリ−sec−ブトキシシラン、メチルトリ−tert−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−sec−ブトキシシラン、エチルトリ−tert−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、n−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、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、n−プロピルトリフェノキシシラン、iso−プロピルトリメトキシシラン、iso−プロピルトリエトキシシラン、iso−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、iso−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、iso−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、iso−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、iso−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、iso−プロピルトリフェノキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、n−ブチルトリフェノキシシラン、sec−ブチルトリメトキシシラン、sec−ブチル−iso−トリエトキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−プロポキシシラン、sec−ブチル−トリ−iso−プロポキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−ブトキシシラン、sec−ブチル−トリ−sec−ブトキシシラン、sec−ブチル−トリ−tert−ブトキシシラン、sec−ブチル−トリフェノキシシラン、tert−ブチルトリメトキシシラン、tert−ブチルトリエトキシシラン、tert−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、tert−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、tert−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、tert−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、tert−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、tert−ブチルトリフェノキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−iso−プロピルジメトキシシラン、ジ−iso−プロピルジエトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−フェノキシシラン、トリメチルモノメトキシシラン、トリメチルモノエトキシシラン、トリメチルモノ−n−プロポキシシラン、トリメチルモノ−iso−プロポキシシラン、トリメチルモノ−n−ブトキシシシラン、トリメチルモノ−sec−ブトキシシシラン、トリメチルモノ−tert−ブトキシシシラン、トリメチルモノフェノキシシラン、トリエチルモノメトキシシラン、トリエチルモノエトキシシラン、トリエチルモノ−n−プロポキシシラン、トリエチルモノ−iso−プロポキシシラン、トリエチルモノ−n−ブトキシシラン、トリエチルモノ−sec−ブトキシシラン、トリエチルモノ−tert−ブトキシシラン、トリエチルモノフェノキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−n−プロピルメトキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−n−エトキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−n−プロポキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−iso−プロポキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−n−ブトキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−tert−ブトキシシラン、トリ−n−プロピルモノ−sec−ブトキシシラン、トリ−n−プロピルモノフェノキシシラン、トリ−iso−プロピルモノメトキシシラン、トリ−iso−プロピルモノ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロピルモノ−iso−プロポキシシラン、トリ−iso−プロピルモノ−n−ブトキシシラン、トリ−iso−プロピルモノ−sec−ブトキシシラン、トリ−iso−プロピルモノ−tert−ブトキシシラン、トリ−iso−プロピルモノフェノキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン、フェネチルジメチルメトキシシラン、フェネチルメチルエトキシシラン、3−フェノキシプロピルトリメトキシシラン、3−フェノキシプロピルトリエトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、シクロペンチルメチルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジエトキシシラン、ジシクロペンチルメチルエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ジシクロヘキシルジエトキシシラン、ジシクロヘキシルメチルエトキシシラン、シクロヘプチルトリエトキシシラン、シクロヘプチルメチルジメトキシシラン、ジシクロヘプチルジエトキシシラン、ジシクロヘプチルメチルエトキシシラン
【0029】
上記に挙げた化合物の中で、縮合物(A1)の出発原料として、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシランが好ましく、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシランが特に好ましい。
【0030】
式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーから選択される少なくとも1種を出発原料とする縮合物の、(A)における割合は、20〜100質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることがより好ましく、40〜60質量%であることがさらに好ましい。20質量%以上とすることでナノインプリント後の形状保持の効果が良好となる。70質量%以下とすることで押し圧の低減ができる。
【0031】
Si化合物(A)は、前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーをさらに含む。すなわち、Si化合物(A)には、縮合物(A1)と前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーとが混在しており、前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーが脱水縮合反応に寄与する。
【0032】
前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーとしては、前記(A1)において述べた説明と同様である。ただし、式(a1−1)中、RおよびRにおけるアルキル基について、特に好ましくはメチル基、エチル基、およびプロピル基である。
前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーとして、好ましい具体例は、ジエチルジエトキシシラン、ジメチル−ジ−n−プロポキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ベンジルトリエトキシシランが挙げられる。
【0033】
式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーの、(A)における割合は、1〜80質量%であることが好ましく、5〜70質量%であることがより好ましく、10〜60質量%がさらに好ましい。上記範囲とすることでナノインプリント後の形状保持効果および、押し圧の低圧化効果が良好となる。
【0034】
また。Si化合物(A)は、下記式(a1−2)で表されるSi化合物をさらに含む。
【化1】

式(a1−2)中、R〜Rは、それぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基である。R〜Rはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基である。また、nは、分子量が600〜800の間になるように選択される。Si化合物(A)に、式(a1−2)で表されるSi化合物が添加されることにより、ナノインプリント用組成物の柔軟性を高めることができ、モールド押圧時の低圧化を図ることができる。
【0035】
上記式(a1−2)で表されるSi化合物をさらに含む場合、Si化合物(A)における該Si化合物の割合は、20〜80質量%であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。上記範囲とすることでナノインプリント後の形状保持効果および、押し圧の低圧化効果が良好となる。
【0036】
Si化合物(A)は、さらに、Si含有高分子化合物(A2)を含んでもよい。Si含有高分子化合物(A2)は、下記式(a2−1)〜(a2−3)で表される構成単位(a2−1)〜(a2−3)の少なくとも1つを有する。Si化合物(A)にSi含有高分子化合物(A2)を添加することにより、ナノインプリント用組成物のエッチング耐性を高めることができる。
【0037】
【化2】

式(a2−1)中、Rは、炭素数1〜5のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基である。
【0038】
【化3】

式(a2−2)中、R10は、炭素数1〜5のアルキレン基である。
【0039】
【化4】

式(a2−3)中、R11は、炭素数1〜5のアルキル基である。
【0040】
上記(a2−1)〜(a2−3)で表される構成単位を含有する化合物として、下記式(2)で表される化合物が挙げられる。
【0041】
【化5】

式(2)中、n/m=99/1〜1/99(モル比)である。
【0042】
Si含有高分子化合物(A2)の分子量は500〜10000が好ましく、より好ましくは1000〜10000である。Si含有高分子化合物(A2)をさらに含む場合、Si化合物(A)における該Si含有高分子化合物の割合は、40〜80質量%であることが好ましい。上記範囲とすることでナノインプリント後の形状保持効果および、押し圧の低圧化効果が良好となる。
【0043】
Si化合物(A)成分を複数種類用いる場合、本発明に係る効果に優れることから、以下の組み合わせが好ましい。
・縮合物(A1)および、式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーとの組み合わせ
・縮合物(A1)および、式(a1−2)で表されるSi化合物との組み合わせ
・Si含有高分子化合物(A2)および式(a1−2)で表されるSi化合物との組み合わせ
中でも、縮合物(A1)を必須とする組み合わせが特に好ましい。
【0044】
(B)酸発生剤
酸発生剤(B)は、熱または露光によって酸を発生する。この酸により、上述したSi化合物(A)の脱水縮合が促進される。言い換えると、上述したSi化合物(A)の熱または露光に対する感応性がより敏感になり、Si化合物(A)をより容易に硬化させることができる。なお、「熱」とは、Si化合物(A)の脱水縮合が進行する温度であれば特に限定されないが、典型的には100〜140℃の温度範囲をいう。また「露光」とは、Si化合物(A)の脱水縮合が進行する電磁波の照射であれば特に限定されないが、典型的には350nm以下、特に350〜248nmの波長範囲の電磁波の照射をいう。
【0045】
より詳しくは、酸発生剤は、アルコキシシランのアルコキシ基における加水分解を促進するための、触媒としての機能を有する。アルコキシシランは、ゾルゲル反応によりシロキサン結合(Si−O結合)のネットワークを形成する。このため、ナノインプリント用組成物にアルコキシシランが含まれる場合には、酸発生剤の存在により、アルコキシシランの加水分解が促進され、このため、引き続き起こる縮重合反応が進行しやすくなる。その結果、膜の硬化反応をより容易におこなうことが可能となる。
【0046】
熱により酸を発生する酸発生剤としては、たとえば、4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレート、その他の有機スルホン酸のアルキルエステル等が挙げられる。また後述の、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩等からも適宜使用することが可能である。
【0047】
露光により酸を発生する酸発生剤としては、たとえば、オニウム塩、ジアゾメタン誘導体、グリオキシム誘導体、ビススルホン誘導体、β−ケトスルホン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネート誘導体、オキシムスルホネート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体などの公知の酸発生剤を用いることができる。
【0048】
前記オニウム塩としては、具体的には、トリフロオロメタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラn−ブチルアンモニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸テトラフェニルアンモニウム、p−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリナフチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(2−ノルボニル)メチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、エチレンビス[メチル(2−オキソシクロペンチル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート]、1,2’−ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニウムトリフレート等が挙げられる。
【0049】
前記ジアゾメタン誘導体としては、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
【0050】
前記グリオキシム誘導体としては、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロヘキシルグリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−O−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−O−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等が挙げられる。
【0051】
前記ビススルホン誘導体としては、ビスナフチルスルホニルメタン、ビストリフルオロメチルスルホニルメタン、ビスメチルスルホニルメタン、ビスエチルスルホニルメタン、ビスプロピルスルホニルメタン、ビスイソプロピルスルホニルメタン、ビス−p−トルエンスルホニルメタン、ビスベンゼンスルホニルメタン等が挙げられる。
【0052】
前記β−ケトスルホン誘導体としては、2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等が挙げられる。
【0053】
ジスルホン誘導体としては、ジフェニルジスルホン誘導体、ジシクロヘキシルジスルホン誘導体等のジスルホン誘導体を挙げることができる。
【0054】
前記ニトロベンジルスルホネート誘導体としては、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体を挙げることができる。
【0055】
前記スルホン酸エステル誘導体としては、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体を挙げることができる。前記オキシムスルホネート誘導体としては、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(p−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(4−ニトロ−2−トリフルオロメチルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−クロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,4−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−2,6−ジクロロベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(2−クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシベンジルシアニド、α−(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)−チエン−2−イルアセトニトリル、α−(4−ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−ベンジルシアニド、α−[(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−[(ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)−4−メトキシフェニル]アセトニトリル、α−(トシルオキシイミノ)−4−チエニルシアニド、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘプテニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロオクテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−エチルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−プロピルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロペンチルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−シクロヘキシルアセトニトリル、α−(シクロヘキシルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロペンテニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(イソプロピルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(n−ブチルスルホニルオキシイミノ)−1−シクロヘキセニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−フェニルアセトニトリル、α−(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(エチルスルホニルオキシイミノ)−p−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニルオキシイミノ)−p−メチルフェニルアセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−p−ブロモフェニルアセトニトリル、[(5-プロピルスルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)- (2-メチルフェニル)アセトニトリル]等のオキシムスルホネート誘導体を挙げることができる。
【0056】
前記N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル誘導体としては、N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−プロパンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ペンタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−オクタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−クロロエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド1−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシスクシンイミド2−ナフタレンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルスクシンイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシマレイミドエタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−2−フェニルマレイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシグルタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシフタルイミドp−トルエンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシナフタルイミドベンゼンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホン酸エステル、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドp−トルエンスルホン酸エステル等が挙げられる。
【0057】
これらの酸発生剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0058】
酸発生剤の量は、特に限定されるものではないが、Si含有化合物(A)100重量部に対して、0.1〜30重量部含まれることが好ましく、1〜15重量部含まれることがより好ましい。上記の下限値以上にすることにより、熱硬化性または光硬化性を向上させることができる。また、上記の上限値以下にすることにより、形成されたパターン表面における平滑性を良好にすることができる。
【0059】
本実施の形態に係るナノインプリント用組成物は、材料を有機溶剤(以下、(C1)成分ということがある。)に溶解させて製造することができる。
【0060】
(C1)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、ナノインプリント用組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。たとえば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤;メタノール、エタノール、ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、1,4−ブタンジオール、ペンタノール、1−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、シクロペンタノール、ヘキサノール、4−メチル−2−ペンタノール、シクロヘキサノール、ヘプタノール、シクロヘプタノール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、4−メトキシ−1−ブタノール等のアルコール類;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル等のエーテル類;などを挙げることができる。
【0061】
(C1)成分の使用量は特に限定されるものではなく、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定すればよい。本実施において好ましくは、(Si化合物(A)の)濃度が1〜50質量%、より好ましくは1〜20質量%の範囲内となるように用いられる。
【0062】
本実施の形態に係るナノインプリント用組成物は、沸点160℃〜250℃の高沸点溶剤(C2)をさらに含む。ナノインプリント用組成物が高沸点溶剤(C2)を含むことにより、押し圧の低圧化という効果が得られる。なお、溶媒の沸点を160℃以上とすることでモールドを押し付ける工程においても膜中に(C2)成分を残存させることが容易となり、溶媒の沸点を250℃以下とすることで、ナノインプリントのパターン形成後にけるパターン形状の引き置き性が良好となる。また、エッチング耐性を保持できる。
【0063】
高沸点溶剤(C2)は、たとえば、OH基を含有する溶剤であり、DPM(ジプロピレングリコ−ルメチルエ−テル)、TPM(トリプロピレングリコ−ルメチルエ−テル)、PNP(プロピレングリコールn−プロピルエ−テル)、DPNP(ジプロピレングリコールn−プロピルエ−テル)、PNB(プロピレングリコールn−ブチルエ−テル)、DPNB(ジプロピレングリコールn−ブチルエ−テル)、TPNB(トリプロピレングリコールn−ブチルエ−テル)、EDG(ジエチレングリコールモノエチルエーテル)、BDG(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)などが挙げられる。この他、高沸点溶剤(C2)としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類(トリオール、ポリオールを含む)が挙げられる。
【0064】
(C2)成分を含有する場合、Si化合物(A)100質量部に対して、5〜30質量部含まれることが好ましく、10〜20質量部含まれることがより好ましい。上記範囲とすることにより、ナノインプリント後の形状保持効果および、押し圧の低圧化効果が良好となる。
【0065】
(パターン形成方法)
図1は、実施の形態に係るナノインプリントリソグラフィによるパターン形成方法を示す工程図である。
【0066】
まず、図1(A)に示すように、基板10に、ナノインプリント用組成物20を塗布し、ナノインプリント用組成物20の塗布層を形成する。基板10は、半導体微細加工が施されるSiウェハ、銅配線、絶縁層などからなる。
【0067】
ナノインプリント用組成物20を塗布する方法としては、スピンコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等が挙げられる。ナノインプリント用組成物20は、その後に実施される基板10のエッチング工程において、マスクとして機能するものであるため、基板10に塗布されたときの厚みが均一であることが好ましい。このため、ナノインプリント用組成物20を基板10上に積層する際には、スピンコートが好適である。
【0068】
次に、図1(B)に示すように、ナノインプリント用組成物20が積層された基板10に、凹凸構造の所定パターンが形成されたモールド30を、ナノインプリント用組成物20に対向して押し付け、ナノインプリント用組成物20をモールド30の凹凸構造のパターンに合わせて変形させる。本実施の形態の形態に係るナノインプリント用組成物20は、低粘度であるため、モールド30の押圧時の圧力は、従来に比べて低減される。たとえば、モールド30の押圧時の圧力は、50MPa以下である。また、本実施の形態の形態に係るナノインプリント用組成物20は低粘度であるため、モールド30の凸部に位置するナノインプリント用組成物20がモールド30の凹部の側に容易に押しのけられるため、モールド30の凸部にナノインプリント用組成物20が残渣として残ることが抑制される。
【0069】
この結果、モールド押圧時のアライメント精度を向上させることができ、スループットのさらなる短縮が可能となる。また、モールドの押圧を低減することにより、モールドのパターンの解像力を向上させることができるため、ナノインプリントによるレジストパターンをさらに微細化することができる。
【0070】
次に、図1(C)に示すように、基板10からモールド30を剥離する。これにより、ナノインプリント用組成物20が基板10上に未硬化の状態でパターニングされる。このように、ナノインプリント用組成物20が未硬化の状態でモールド30を基板10から剥離することにより、モールド30にナノインプリント用組成物20が付着したとしても、硬化したナノインプリント用組成物20が付着した場合に比べて容易に除去することができる。この結果、ナノインプリント リソグラフィの製造コストを低減することができる。
【0071】
次に、図1(D)に示すように、パターニングされたナノインプリント用組成物20が光硬化性を有する場合には、紫外線(UV)などの電磁波を照射することにより、ナノインプリント用組成物20を硬化させる。これにより、モールド30の凹凸構造が転写されたナノインプリント用組成物20からなるレジスト膜が形成される。
【0072】
次に、必要に応じて、モールドのパターンが転写されたナノインプリント用組成物20を、加熱により焼成する。実施の形態に係るパターン形成方法では、電磁波の照射によりナノインプリント用組成物20を硬化させるが、焼成工程をさらに含むことにより、ナノインプリント用組成物20の硬化を補助することができる。
【0073】
例えば、ナノインプリント用組成物20がアルコキシシランの縮合物を含む場合には、焼成工程の存在によりガラス状となる。尚、本発明における焼成工程は、電磁波の照射による転写工程の補助的工程であることから、短時間の加熱であればよい。
【0074】
次に、図1(E)に示すように、パターニングされたナノインプリント用組成物20が形成された基板10に対して、プラズマおよび/または反応性イオン(矢印で図示)を照射することにより、ナノインプリント用組成物20の開口部分(モールド30の凸部が接触して形成された部分)に露出した基板10を所定深さまでエッチングにより除去する。エッチング工程において使用されるプラズマおよび/または反応性イオンのガスは、ドライエッチング分野で通常用いられているガスであれば、特に限定されるものではない。基板とレジストの選択比により、好適なガスを適宜選択することが可能である。
【0075】
上述したように、本実施の形態では、ナノインプリント用組成物20の開口部分において残渣が生じることが抑制されているため、基板10上の残渣を除去する手間を省くことができ、スループットの向上が図られる。また、基板10のエッチングすべき部分において残渣の影響が低減されることにより、エッチングにより基板10に形成される凹形状の精度が向上する。
【0076】
次に、図1(F)に示すように、基板10のエッチングが完了した後に、基板10上に存在するナノインプリント用組成物20を除去する。基板10から不要となったナノインプリント用組成物20の除去方法は、特に限定されるものではないが、たとえば、ナノインプリント用組成物20を溶解できる溶液を用いて、基板10を洗浄する処理等を挙げることができる。
【実施例】
【0077】
以下、本発明の実施例を説明するが、これら実施例は、本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。
【0078】
表1〜3に示す各成分を混合、溶解してナノインプリント用組成物を調整した。
【表1】

【0079】
【表2】

【0080】
【表3】

【0081】
表1〜表3中、[ ]内の数値は配合量(質量部)を示す。また、表1中の記号はそれぞれ以下のものを示す。標準凸モールドとは、矩形状の凸部が所定の寸法、ピッチで連続的に形成されたモールドである。
(A)−1:下記合成例(A)−1で得られたシロキサンポリマー[分子量2000]
(A)−2:下記合成例(A)−2で得られたシロキサンポリマー[分子量1000]
(A)−3:下記式(A)−3で表される化合物(ジエチルジエトキシシラン)
(A)−4:下記式(A)−4で表される化合物(ジメチル−ジ−n−プロポキシシラン)
(A)−5:下記式(A)−5で表される化合物(エチルトリエトキシシラン)
(A)−6:下記式(A)−6で表される化合物(ベンジルトリエトキシシラン)
(A)−7:下記式(A)−7で表される化合物[分子量700] SIB1660
(A)−8:上記式(2)において、n/m=70/30[分子量9000]
(B)−1:下記式(B)−1で表される化合物[(5-プロピルスルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)- (2-メチルフェニル)アセトニトリル]
(C)−1:PGMEA
(C)−2:エチレングリコール
(C)−3:プロピレングリコールモノプロピルエーテル
【0082】
・シロキサンポリマー((A)−1)
メチルトリメトキシシラン29.5g、テトラメトキシシラン33.0g、およびアセ
トン:イソプロピルアルコール=2:1の混合溶媒83.0gを混合し、撹拌した。ここ
に、水54.6g、および60%硝酸4.7μLを加え、更に3時間撹拌した。その後、
26℃で4日間熟成させ、反応溶媒を除去し、分子量2000のシロキサンポリマー(A)−1を得た。
・シロキサンポリマー((A)−2)
メチルトリメトキシシラン29.5g、テトラメトキシシラン33.0g、およびアセ
トン:イソプロピルアルコール=2:1の混合溶媒83.0gを混合し、撹拌した。ここ
に、水54.6g、および60%硝酸4.7μLを加え、更に3時間撹拌した。その後、
26℃で2日間熟成させ、反応溶媒を除去し、分子量1000のシロキサンポリマー(A)−2を得た。
【0083】
【化6】

【0084】
【化7】

【0085】
【化8】

【0086】
【化9】

【0087】
【化10】

【0088】
【化11】

【0089】
(ナノインプリントによるパターンの形成)
シリコン基板上に、上記ナノインプリント用組成物をそれぞれスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で表1〜3記載の条件でプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚約100nmのナノインプリント用組成物膜を形成した。
【0090】
次に、ナノインプリンターST200(東芝機械製)を用いて、室温(25℃)において、上記ナノインプリント用組成物膜に対して標準凸モールドを表1〜3記載のプレス圧力で60秒間押し付けた。
【0091】
次いで、モールドを剥離した後、ghi線超高圧水銀灯MAT−2501(ウシオ電機社製)により、500mJで照射を行った。
【0092】
そして、表1〜3記載の条件で露光後加熱(PEB)処理を行った(なお、表中「−」となっているものについては、PEB処理は行っていない)。
【0093】
得られた構造体を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察(パターン形成直後および1日後でそれぞれ観察)したところ、実施例の組成物についてはいずれも、基板上にラインアンドスペースパターン状の構造体を形成できたことが確認できた。酸発生剤を含まない比較例1〜4については、パターン形成直後でも基板上にパターンは形成されていなかった。よって、縮合による硬化反応が十分におこっていなかったと考えられる。また比較例5については1日後のSEM写真により、パターン形状がだれていることが確認された。ポリマーにアルコキシ基が含まれないので、縮合によるパターン硬化反応が起こっていないことが確認できた。
【0094】
各実施例で得られたパターンについて、形状と押圧の状態について表4〜6に記載した。
【0095】
【表4】

【0096】
【表5】

【0097】
【表6】

【0098】
(形状についての評価)
形成されたパターンの形状について、下記のように分類した。
「角が丸い」…パターントップ部分の丸みが大きく、ほぼ丸太状のラインパターンになっている。
「角が丸いが矩形性高い」…パターントップ部分が若干丸みを帯びているが、基板界面のパターン垂直性は高い。
「角があり矩形性高い」…パターントップ部分に丸みがなく、基板界面のパターン垂直性も高い。
【0099】
(押圧の状態についての評価)
形成されたパターンの押圧状態について下記のように分類した。
「基板界面まで押圧できている」…基板界面にナノインプリント用組成物の残渣によるスペース部の厚みが10nm未満。
「ほぼ基板界面まで押圧できている」…基板界面にナノインプリント用組成物の残渣によるスペース部の厚みが10nm以上30nm未満。
【0100】
(評価結果)
各実施例のナノインプリント用組成物では、モールド剥離後に露光してもパターン形成を行うことができることが確認できた。各実施例のナノインプリント用組成物では、モールドを押し付けたまま露光を行っておらず、ナノインプリント用組成物からモールドを容易に剥離することができるため、モールド汚染リスクが低減される。また、各実施例のナノインプリント用組成物では、モールドを剥離してから露光までの間、形状を維持する硬さを有しつつ、残渣の少ないパターンを形成できるということが確認できた。さらに、実施例6〜9より、モノマー量を調整することで、モールド時の圧力を低圧化できることが確認された。
【符号の説明】
【0101】
10 基板、20 ナノインプリント用組成物、30 モールド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルコキシ基を含有するSi化合物(A)と、
熱または露光によって酸を発生する酸発生剤(B)と、
を含有することを特徴とするナノインプリント用組成物。
【請求項2】
前記Si化合物(A)は、下記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーから選択される少なくとも1種を出発原料とする縮合物を含む請求項1に記載のナノインプリント用組成物。
Si(OR(R4−m (a1−1)
[式(a1−1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基であり、mは1〜4の整数である。]
【請求項3】
前記Si化合物(A)は、前記式(a1−1)で表されるアルコキシシランモノマーを含む請求項2に記載のナノインプリント用組成物。
【請求項4】
前記Si化合物(A)は、下記式(a1−2)で表されるSi化合物を含むことを特徴とする請求項2または3に記載のナノインプリント用組成物。
【化1】

[式(a1−2)中、R〜Rは、それぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基である。R〜Rはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基である。また、nは、分子量が600〜800の間になるように選択される。]
【請求項5】
沸点160℃〜250℃の高沸点溶剤(C)をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のナノインプリント用組成物。
【請求項6】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のナノインプリント用組成物を基板に塗布して膜を形成する工程と、
前記膜にモールドを押圧する工程と、
前記モールドを剥離し、未硬化パターンを得る工程と、
加熱する工程と、
を備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項7】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のナノインプリント用組成物を基板に塗布して膜を形成する工程と、
前記膜にモールドを押圧する工程と、
前記モールドを剥離し、未硬化パターンを得る工程と、
未硬化パターンを露光する工程と、
を備えることを特徴とするパターン形成方法。

【図1】
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【公開番号】特開2011−766(P2011−766A)
【公開日】平成23年1月6日(2011.1.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−144550(P2009−144550)
【出願日】平成21年6月17日(2009.6.17)
【出願人】(000220239)東京応化工業株式会社 (1,407)
【Fターム(参考)】