(57)【要約】      （修正有）【課題】  半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用としての、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる生産性を有するインプリント方法、インプリント装置を提供する。【解決手段】  型部材１３０の凹凸パターンが形成された表面部の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部１３５全体の形状を外側に突出させて、前記中心軸に平行な該曲面１３５の直線部を基板面に沿うように回転させ、且つ、基板面に沿って基板１１０を型部材１３０に対し相対的に移動して、型部材１３０と基板１１０との間隙におけるＵＶ硬化性樹脂１２０を所望の形状にする。【選択図】  図１
2006005022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面部にリソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、且つ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして、基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成する、インプリント方法であって、前記型部材の凹凸パターンが形成された表面部を、所定の高さ、半径の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部全体の形状を外側に突出させた曲面とし、前記型部材の曲面を、基板上、前記中心軸に平行な該曲面の直線部が基板面に沿うようにして、回転させ、且つ、基板面に沿って基板を型部材に対し相対的に移動しながら、型部材の曲面と基板面とを放射線硬化性の液状の樹脂をその間に介在させて接近させた直線状領域において、型部材と基板とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかけて、型部材と基板との間に放射線硬化性の樹脂を挟み込み、型部材と基板とで放射線硬化性の樹脂が挟み込まれる線状の領域にて型部材と基板との間隙における樹脂を所望の形状にし、更に、型部材と基板との間隙が所望の形状になった線状領域の放射線硬化性の樹脂に対して放射線を、型部材の凹凸パターン形成側とは反対側から、型部材を通過して、且つ、型部材と基板との間隙が所望の形状になる線状領域を、その線方向に沿い走査するスキャンニング方式で照射する、上記の動作を、型部材が所定量だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものであることを特徴とするインプリント方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインプリント方法であって、型部材の表面部に所定の凹凸パターンを形成するためのパターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするインプリント方法。
【請求項３】
請求項１ないし２のいずれか１項に記載のインプリント方法であって、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるものであることを特徴とするインプリント方法。
【請求項４】
表面部にリソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、且つ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして、基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント装置であって、前記型部材は、前記放射線に透明で、その凹凸パターンが形成された表面部は、所定の高さ、半径の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部全体の形状を外側に突出させた曲面であって、前記型部材の曲面を、基板上、前記中心軸に平行な該曲面の直線部が基板面に沿うようにして、回転させるローリング部と、基板面に沿って、基板を型部材に対し相対的に移動する搬送部と、型部材と基板との間隙における所望の形状の、放射線硬化性の液状の樹脂を硬化させるための放射線を照射する放射線照射手段を備え、ローリング部により型部材を回転させ、且つ、搬送部により基板面に沿って基板を型部材に対し相対的に移動しながら、型部材の曲面と基板面とを放射線硬化性の液状の樹脂をその間に介在させて接近させた直線状領域において、型部材と基板とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかけて、型部材と基板との間に放射線硬化性の樹脂を挟み込み、型部材と基板とで放射線硬化性の樹脂が挟み込まれる線状の領域にて型部材と基板との間隙における樹脂を所望の形状にし、更に、放射線照射手段にて、型部材と基板との間隙が所望の形状になった線状領域の放射線硬化性の樹脂に対して放射線を照射する、上記の動作を、型部材が所定量だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものであり、前記放射線照射手段は、型部材の凹凸パターン形成側とは反対側から、型部材を通過して、照射するもので、且つ、型部材と基板との間隙が所望の形状になる線状領域を、その線方向に沿い走査するスキャンニング方式で照射するものであることを特徴とするインプリント装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインプリント装置であって、前記ローリング部には、回転の位置制御を行う回転位置制御部を備えていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインプリント装置であって、型部材の所定の回転開始位置から所定の終点位置迄の回転を１ステップとして、繰り返して回転を行わせる、ステップ機構を備えていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項に記載のインプリント装置であって、基板は半導体チップ製作用のウエーハであり、型部材の凹凸パターンには、進行方向１チップ分ないし所定の複数チップ分のパターンが形成されているものであることを特徴とするインプリント装置。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか１項に記載のインプリント装置であって、型部材の凹凸パターンは、電子線露光方法によりパターニングされたものであることを特徴とするインプリント装置。
【請求項９】
請求項４ないし８のいずれか１項に記載のインプリント装置であって、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるものであることを特徴とするインプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント方法、インプリント装置に関し、特に、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターン形成ができるインプリント方法、インプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に半導体デバイスについては、微細化の一層の加速による高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。
このような中、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジーであるリソグラフィ技術は微細化が進むにつれ，装置が高価になってきている。
現在、光露光リソグラフィは最小線幅が１３０ｎｍであるＫｒＦレーザーリソグラフィからより高解像度なＡｒＦレーザーリソグラフィへの移行が始まりつつある。
そして、ＡｒＦレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅は１００ｎｍであるのに対して，２００３年には９０ｎｍ、２００５年には６５ｎｍ、２００７年には４５ｎｍデバイス製造が始まろうとしている。
このような状況でより微細な技術として期待されているのがＦ2 レーザー（Ｆ2 エキシマレーザー）リソグラフィや極端紫外線露光リソグラフィ（ＥＵＶＬ；Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、電子線縮小転写露光リソグラフィ（ＥＰＬ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、X 線リソグラフィである。
そして、これらのリソグラフィ技術は４０ｎｍ〜７０ｎｍのパターン作製に成功している。
しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題がある。
これに対して１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリントリソグラフィは安価でありながら、１０ｎｍ程度の解像度を有する加工技術として注目されている。（Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６／非特許文献１、特表２００４−５０４７１８号公報／特許文献１を参照）
【０００３】
このナノインプリント方法は、簡単には、予めパターンを形成したＳｉＯ2 製の型部材（以下、モールドと言う）を半導体表面に塗布したレジストに押し付けることにより圧痕のパターンを形成し、圧痕のパターンを形成したレジストをマスクにして半導体表面を加工する方法である。
この方法の１例の工程概略図を図５に示し、これを基に、簡単に説明しておく。
先ず、凸型のパターン５１１を形成したＳｉＯ2 製の型部材（モールドとも言う）５１０を準備する。（図５（ａ））
次いで、半導体ウェハ５２０の表面にレジスト５３０を塗布する。（図５（ｂ））
次いで、レジスト５３０に、ＳｉＯ2 製の型部材５１０を約１. ３×１０7 Ｐa の圧力で押し付け、圧痕のパターンを転写する。（図５（ｃ））
次いで、圧痕を形成したレジスト５３０を、酸素使用反応性イオンエッチング（酸素ＲＩＥ）で加工し（図５（ｄ））、圧痕部のないパターンを形成する。（図５（ｅ））
次いで、レジスト５３０をマスクにして、半導体表面をエッチングする。（図５（ｆ））
更に、レジスト５３０を除去する。（図５（ｇ））
このようにして、半導体ウエハ上に数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンを形成することができる。
尚、ここでは、半導体ウェハ（シリコン）上のパターン転写層には、熱可塑性樹脂のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル；ガラス転移温度１０５℃）が用いられており、また、モールドにはシリコン熱酸化膜上にレジストを塗布し、そのレジストを電子ビーム直接描画でパターニングし、それをマスクとしてドライエッチで加工したものを用いている。
このプロセスは、レジストを変形させるときに熱を加えて、型押しして固めるときに冷却しているので、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。
解像度はモールドの作製精度によって決まることが実証され、現状のフォトマスクと同様に、モールドさえ入手できれば，従来のフォトリソグラフィより簡便に、遥かに安価な装置により、極微細構造が形成できることから、上記技術は大きなインパクトを与えた。  尚、図５（ｅ）の後にリフトオフ処理を行う場合も挙げられている。
この場合は、図５（ｅ）の状態の後、スパッタ等により、所望の膜５５０の形成を行い図５（ｆ１）、レジスト５３０の除去とともに膜パターン５５１を形成する。図５（ｇ１）
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６
【特許文献１】特表２００４−５０４７１８号公報
【０００４】
上記熱サイクルナノインプリントリソグラフィに対し、熱で形状が変化する熱可塑性樹脂の代わりに、紫外光で形状が硬化する光硬化樹脂を用いた、光ナノインプリントリソグラフィも知られている。（特開２００２−９３７４８号公報／特許文献２参照）
このプロセスは、光硬化樹脂を型部材（モールド）で変形させて、その後に紫外光を照射して樹脂を硬化させ、モールドを離すことによりパターンを得るものである。
パターンを得るのに紫外光の照射のみで行えるので、前述の熱サイクルのものに比べ、スループットが高く、温度による寸法変化等を防ぐことができる。
また、モールドには紫外光を透過するモールドを使用するので、モールドを透過しての位置合わせが行える利点もある。
【特許文献２】特開２００２−９３７４８号公報
【０００５】
しかし、上記のようなインプリント方法においては、１回毎のインプリントに型部材の硬化した樹脂からのはがしが１回必要であり、生産性の面で問題となっていた。
特に、数ｎｍ〜数十ｎｍの微細なパターンを有する半導体デバイス装置作製にはこれが大きな問題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィが注目され、種々検討されているが、いずれも、１回毎のインプリントに型部材の硬化した樹脂からのはがしが１回必要であり、生産性の面で問題となっていた。
本発明はこれに対応するもので、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる生産性を有するインプリント方法、インプリント装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のインプリント方法は、表面部にリソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、且つ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして、基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成する、インプリント方法であって、前記型部材の凹凸パターンが形成された表面部を、所定の高さ、半径の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部全体の形状を外側に突出させた曲面とし、前記型部材の曲面を、基板上、前記中心軸に平行な該曲面の直線部が基板面に沿うようにして、回転させ、且つ、基板面に沿って基板を型部材に対し相対的に移動しながら、型部材の曲面と基板面とを放射線硬化性の液状の樹脂をその間に介在させて接近させた直線状領域において、型部材と基板とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかけて、型部材と基板との間に放射線硬化性の樹脂を挟み込み、型部材と基板とで放射線硬化性の樹脂が挟み込まれる線状の領域にて型部材と基板との間隙における樹脂を所望の形状にし、更に、型部材と基板との間隙が所望の形状になった線状領域の放射線硬化性の樹脂に対して放射線を、型部材の凹凸パターン形成側とは反対側から、型部材を通過して、且つ、型部材と基板との間隙が所望の形状になる線状領域を、その線方向に沿い走査するスキャンニング方式で照射する、上記の動作を、型部材が所定量だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものであることを特徴とするものである。
そして、上記のインプリント方法であって、型部材の表面部に所定の凹凸パターンを形成するためのパターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記のインプリント方法であって、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるものであることを特徴とするものである。
尚、ここで、「所定の高さｈ１、半径ｒ１の円筒形の中心軸を中心として所定の角度θ１範囲の曲面部全体の形状をその形状とした、外側に突出した曲面」とは、図４（ａ）に示す、所定の高さｈ１、半径ｒ１の円筒形の、外表面の曲面全体をその中心軸を中心として３６０度にわたる曲面としてみた場合、図４（ｂ）に示すように、前記所定の円筒形ドラムの中心軸を中心として所定の角度θ１範囲の曲面部Ｓ１全体の形状をその形状とするものである。
曲面部Ｓ１は、中心軸Ｌ０に沿い、中心軸Ｌ０から距離ｒ１の直線（図４（ｂ）のＬ１に相当）の連続として曲面が形成されているとも言える形状で、平状の基板上をこのような曲面が回転する場合、直線状の領域で接するようにして回転する。
ここでの、「型部材の曲面を、基板上、前記中心軸に平行な該曲面の直線部が基板面に沿うようにして、回転させ、」とは、このようなか曲面が基板面に接した回転や、近接した状態の回転を含む。
また、放射線とは、ここでは、波長の短かい紫外線、Ｘ線、γ線、荷電粒子線、中性子線等の電離放射線の他、電波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線等の非電離放射線を含むものを言う。
【０００８】
本発明のインプリント装置は、表面部にリソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、且つ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして、基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント装置であって、前記型部材は、前記放射線に透明で、その凹凸パターンが形成された表面部は、所定の高さ、半径の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部全体の形状を外側に突出させた曲面であって、前記型部材の曲面を、基板上、前記中心軸に平行な該曲面の直線部が基板面に沿うようにして、回転させるローリング部と、基板面に沿って、基板を型部材に対し相対的に移動する搬送部と、型部材と基板との間隙における所望の形状の、放射線硬化性の液状の樹脂を硬化させるための放射線を照射する放射線照射手段を備え、ローリング部により型部材を回転させ、且つ、搬送部により基板面に沿って基板を型部材に対し相対的に移動しながら、型部材の曲面と基板面とを放射線硬化性の液状の樹脂をその間に介在させて接近させた直線状領域において、型部材と基板とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかけて、型部材と基板との間に放射線硬化性の樹脂を挟み込み、型部材と基板とで放射線硬化性の樹脂が挟み込まれる線状の領域にて型部材と基板との間隙における樹脂を所望の形状にし、更に、放射線照射手段にて、型部材と基板との間隙が所望の形状になった線状領域の放射線硬化性の樹脂に対して放射線を照射する、上記の動作を、型部材が所定量だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものであり、前記放射線照射手段は、型部材の凹凸パターン形成側とは反対側から、型部材を通過して、照射するもので、且つ、型部材と基板との間隙が所望の形状になる線状領域を、その線方向に沿い走査するスキャンニング方式で照射するものであることを特徴とするものである。
そして、上記のインプリント装置であって、前記ローリング部には、回転の位置制御を行う回転位置制御部を備えていることを特徴とするものであり、型部材の所定の回転開始位置から所定の終点位置迄の回転を１ステップとして、繰り返して回転を行わせる、ステップ機構を備えていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記のインプリント装置であって、基板は半導体チップ製作用のウエーハであり、型部材の凹凸パターンには、進行方向１チップ分ないし所定の複数チップ分のパターンが形成されているものであることを特徴とするものである。
また、上記のインプリント装置であって、型部材の凹凸パターンは、電子線露光方法によりパターニングされたものであることを特徴とするものである。
また、上記のインプリント装置であって、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるものであることを特徴とするものである。
【０００９】
（作用）
本発明のインプリント方法は、このような構成にすることにより、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる生産性を有するインプリント方法の提供を可能としている。
即ち、型部材の凹凸パターンをその曲面に配し、且つ、その凹凸パターン部が基板上を回転するようにしており、型部材の凹凸パターンと基板とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかけ硬化する工程と、硬化された樹脂からの型部材の凹凸パターンの剥離工程とを、回転動作をしながら、順次行うもので、生産性の良いパターニングを可能にしている。
具体的には、放射線として波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲のＵＶ光が用いられる。
数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターン形成するパターニング方法としては、電子線露光方法が挙げられ、基板をウエーハとし、このような数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンが形成された型部材を用いて、半導体素子形成のためのパターニングを行うことを可能としている。
半導体チップ作製は、チップを半導体ウェーハに多面付けして行われるが、例えば、チップ毎に対応して、繰り返して、型部材の回転を行わせることにより、生産性の良いパターニングを可能にできる。
【００１０】
本発明のインプリント装置は、このような構成にすることにより、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる生産性を有するインプリント装置の提供を可能としている。
具体的には、型部材は、前記放射線に透明で、その凹凸パターンが形成された表面部は、所定の高さ、半径の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部全体の形状を外側に突出させた曲面であって、前記型部材の曲面を、基板上、前記中心軸に平行な該曲面の直線部が基板面に沿うようにして、回転させるローリング部と、基板面に沿って、基板を型部材に対し相対的に移動する搬送部と、型部材と基板との間隙における所望の形状の、放射線硬化性の液状の樹脂を硬化させるための放射線を照射する放射線照射手段を備え、ローリング部により型部材を回転させ、且つ、搬送部により基板面に沿って基板を型部材に対し相対的に移動しながら、型部材の曲面と基板面とを放射線硬化性の液状の樹脂をその間に介在させて接近させた直線状領域において、型部材と基板とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかけて、型部材と基板との間に放射線硬化性の樹脂を挟み込み、型部材と基板とで放射線硬化性の樹脂が挟み込まれる線状の領域にて型部材と基板との間隙における樹脂を所望の形状にし、更に、放射線照射手段にて、型部材と基板との間隙が所望の形状になった線状領域の放射線硬化性の樹脂に対して放射線を照射する、上記の動作を、型部材が所定量だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものであり、前記放射線照射手段は、型部材の凹凸パターン形成側とは反対側から、型部材を通過して、照射するもので、且つ、型部材と基板との間隙が所望の形状になる線状領域を、その線方向に沿い走査するスキャンニング方式で照射するものであることにより、これを達成している。
即ち、型部材の凹凸パターンをその曲面に配し、且つ、その凹凸パターン部が基板上を回転できるようにするもので、これにより、型部材の曲面に配設された凹凸パターンと基板面とで放射線硬化性の液状の樹脂に対して圧力をかける加圧と、硬化された樹脂からの型部材の凹凸パターンの剥離とを、型部材の回転動作の中で、順次行えるようにしており、これを達成している。
型部材の凹凸パターンが、電子線露光方法によりパターニングされたものである場合には、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細な凹凸パターンの形成が可能で、基板をウエーハとし、このような数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンが形成された型部材を用いて、半導体素子形成のためのパターニングを行うことを可能としている。
特に、ローリング部には、回転の位置制御を行う回転位置制御部を備え、更に、型部材の所定の回転開始位置から所定の終点位置迄の回転を１ステップとして、繰り返して回転を行わせる、ステップ機構を備えている場合には、半導体チップのパターン形成用に使用する場合にも、生産性の面で対応できるものとしている。
即ち、半導体チップ作製は、チップを半導体ウェーハに多面付けして行われるが、このようなチップ毎に対応して繰り返して回転を行わせる、ステップ機構を備えている場合には、自動で、連続して、チップ毎のパターニングを行え、パターニングを生産性良いものにしてできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記のように、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる生産性を有するインプリント方法、インプリント装置の提供を可能とした。
しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のインプリント方法の実施の形態の１例のパターニング状態を示した図で、図１（ａ）、図１（ａ１）はパターニング最初の状態を示した図で、図１（ｂ）、図１（ｂ１）はパターニング途中の１状態を示した図で、図１（ｃ）、図１（ｃ１）はパターニング最後の状態を示した図で、図２はＵＶ硬化性の樹脂への賦形と、型部材の凹凸パターンの硬化した樹脂からの剥離を説明するための図で、図３（ａ）は本発明のインプリント装置の実施の形態の１例の概略構成図で、図３（ｂ）はＵＶ光照射手段を示した図である。
尚、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ１側からみた図である。
また、図２における矢印は型部材、基板の相対的な進行方向を示している。
また、図１において、１２５は硬化した樹脂部（単に樹脂部とも言う）でパターン形成部であるが、ここでは、便宜上、硬化した樹脂部全体を平面的に層として示している。
図１〜図３中、１１０は基板、１２０はＵＶ硬化性の液状の樹脂部（単に樹脂部、あるいはパターン非形成部とも言う）、１２１はＵＶ照射領域（直線状領域とも言う）、１２５は硬化した樹脂部（単に樹脂部あるいはパターン形成部とも言う）、１２５ａは硬化領域、１３０は型部材、１３１はパターン（凹凸パターンとも言う）、１３５は曲面部（単に曲面とも言う）、１４０はＵＶ光、３１０は基板、３２０は型部材、３３０はＵＶ硬化性樹脂、３４０はローリング部、３４１は駆動部、３４２は回転軸、３４３は固定部、３４４は固定ネジ、３４５は支持部、３４６は型部材保持部、３４７は位置制御部、３５０はＸＹＺステージ、３６０は基板ホルダー、３７０はＵＶ光源、３８０は制御部、３９０は支持部、３９５はボールネジである。
【００１３】
はじめに、本発明のインプリント方法の実施の形態例を図１、図２を基に説明する。
本例のインプリント方法は、表面部にリソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、且つ、基板のパタ−ン形成側上にＵＶ硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、基板のパタ−ン形成側上にＵＶ硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂をＵＶ硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして、基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント方法である。  本例では、型部材１３０の凹凸パターンが形成された表面部を、図５に示すような、所定の高さｈ１、半径ｒ１の円筒形の中心軸Ｌ０を中心として所定の角度θ１範囲の曲面Ｓ１の形状全体を外側に突出させた形状の曲面１３５としている。
そして、型部材１３０を、基板１１０上、その曲面１３５の前記中心軸Ｌ０に沿う直線部が基板面に沿うようにして、回転させ、且つ、基板面に沿って基板１１０を型部材１３０に対し相対的に移動しながら、型部材１３０の曲面１３５と基板面とをＵＶ硬化性の液状の樹脂１２０をその間に介在させて接近させた直線状領域（図１の１２１に相当）において、型部材１３０と基板１１０とでＵＶ硬化性の液状の樹脂１３０に対して圧力をかけて、型部材１３０と基板１１０との間にＵＶ硬化性の樹脂１３０を挟み込み、型部材１３０と基板とでＵＶ硬化性の樹脂１２０が挟み込まれる線状の領域にて型部材１３０と基板１１０との間隙における樹脂１２０を所望の形状にし、更に、型部材１３０と基板１１０との間隙が所望の形状になった線状領域のＵＶ硬化性の樹脂１２０に対してＵＶ光（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）を照射する、上記の動作を、型部材が所定量（角度θ）だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものである。
図１に示すように、図１（ａ）（図１（ａ１））、図１（ｂ）（図１（ｂ１））、図１（ｃ）（図１（ｃ１））の順に、基板面に沿って基板１１０を型部材１３０に対し相対的に移動しながら、型部材１３０を角度θだけ回転させ、基板上に硬化した樹脂からなる凹凸パターンを形成する。
尚、直線状領域１２１へのＵＶ光の照射は、後述する図３に示すようなインプリント装置において、ＵＶ光の走査により行われる。
ここでは、ＵＶ光は、波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の光を言う。
【００１４】
型部材１３０の凹凸パターンのパターニングを電子線露光方法で行う場合には、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンを型部材の曲面１３５に形成することができ、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンを形成する半導体素子形成のための各層のパターニングへの適用も可能である。
【００１５】
本例のインプリント方法においては、図２に示すように、型部材１３０のパターン１３１は、回転しながらＵＶ硬化性の液状の樹脂１２０を基板１１０との間に挟み込み、基板１１０とで樹脂１２０に圧をかけ、型部材１３０のパターン１３１が基板面と最も接近する位置に達する。
そして、型部材１３０のパターン１３１が基板面と最も接近する直線状領域１２１においてＵＶ光の照射され、樹脂が硬化して賦形が行われる。
型部材１３０は回転しており、賦形後、そのパターン１３１は硬化した樹脂から離れるようにその位置が移動され、これにより、型部材１３０のパターン１３１の、硬化した樹脂１２５からの剥離が行われる。
尚、型部材１３０のパターン１３１の、硬化した樹脂１２５からの剥離が容易に行われるように、パターン１３１表面に離型剤を塗布しておくほうが良い。
本例のインプリント方法は、このように、型部材回転動作において、樹脂１２５による賦形とパターン１３１の樹脂１２５からの剥離とを連続的に行うもので、生産性の良いものとできる。
【００１６】
型部材１３０の材質としては、石英基板等が用いられるが、これに限定はされない。
ＵＶ照射による硬化の際に、ＵＶ光を透過することが必要である場合には、使用するＵＶ光透過性の基材を用いる。
基板１１０としては、ガラス基板、石英基板、ウエーハ基板等が挙げられるが、これらに限定はされない。
ＵＶ硬化性の液状樹脂１２０としては、例えば、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ウレタンアクリレート系等のＵＶ硬化性樹脂が挙げられる。
更に、ＵＶ硬化性樹脂について説明しておく。
本例に使用されるＵＶ硬化性樹脂としては、少なくとも１個以上の官能基を有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射することにより発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成を行うモノマーやオリゴマーなどからなるものが用いられる。
ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反応の原因となる原子団または結合様式である。
このようなモノマー、オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコンアクリレートなどのアクリル型、および不飽和ポリエステル／スチレン系、ポリエン／スチレン系などの非アクリル系が挙げられるが、中でも、硬化速度、物性選択の幅の広さからアクリル型が好ましい。
このようなアクリル型の代表例を以下に示す。
まず、単官能基のものとしては、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルＥＯ付加物アクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクトン付加したアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フルフリルアルコールのカプロラクトン付加物アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４、４−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート、３−メチル−５、５−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート等を挙げることができる。
また、多官能基のものとしては、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、１、６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンのアセタール化合物のジアクリレート、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] プロパン、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] メタン、水添ビスフェノールエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロビレンオキサイド付加物トリアクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートペンタアクリレート混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物アクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、２−アクリロイロキシエチルオスフェート等を挙げることができる。
使用されるＵＶ硬化性樹脂に含有される光重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものから選択して用いることができる。
具体的には、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゾエート系、α−アシロキシムエステル等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等のイオウ化合物、２、４、６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキシド等のリン化合物等を挙げることができる。
基板の材質としては、ガラス基板、石英基板、ウエーハ等が挙げられるが、これらに限定はされない。
【００１７】
次に、本例のインプリント方法は、例えば、図３に示すようなインプリント装置により実施することができる。
以下、簡単に、図３に示すインプリント装置について説明をしておく。
尚、これを以って、本発明のインプリント装置の実施の形態の１例の説明に代える。
図３に示すインプリント装置は、型部材３２０を、基板３１０上、その曲面の前記中心軸に沿う直線部が基板面に沿うようにして、回転させるローリング部３４０と、基板面に沿って、基板３１０を型部材３２０に対し相対的にＸ、Ｙ移動し、且つ、Ｚ移動することができるＸＹＺステージ３５０と、型部材３２０と基板３１０との間隙における所望の形状の、ＵＶ硬化性の液状の樹脂３３０を硬化させるためのＵＶ光（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）を照射するＵＶ光源部３７０等を備えたＵＶ光照射手段を備えている。
そして、ローリング部３４０により型部材３２０を回転させ、且つ、ＸＹＺステージ３５０により基板面に沿って基板３１０を型部材３２０に対し相対的に移動しながら、図１、図２に示すように、型部材３２０の曲面（図１の１３５に相当）と基板面とをＵＶ硬化性の液状の樹脂３３０をその間に介在させて接近させた直線状領域（図１の１２１に相当）において、型部材３２０と基板３１０とでＵＶ硬化性の液状の樹脂３３０に対して圧力をかけて、型部材３２０と基板３１０との間にＵＶ硬化性の樹脂３３０を挟み込み、型部材３２０と基板３１０とでＵＶ硬化性の樹脂３３０が挟み込まれる線状の領域（図１の１２１に相当）にて型部材３２０と基板３１０との間隙における樹脂３３０を所望の形状にし、更に、ＵＶ光照射手段にて、型部材３２０と基板３１０との間隙が所望の形状になった線状領域のＵＶ硬化性の樹脂３３０に対してＵＶ光（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）を照射するもので、このような動作を、型部材３２０が所定量だけ回転するまで行い、所望の硬化した樹脂パターンを基板上に形成するものである。
【００１８】
型部材３２０は、ＵＶ光に透明で、これを透過してＵＶ光をＵＶ硬化性の液状の樹脂３３０に照射できる。
型部材の材質は使用するＵＶ光に対応して、これを通過させるものを選択する。
そして、例えば、加工用基材の表面に電子線露光によりレジストのパターニングを行った後、レジストをマスクとして加工用基材をエッチングして、あるいは、レジストの凹凸パターンを形成して、レジストと加工用基材のエッチングレートの比を１に近くしたエッチングガスを用いてレジストと加工用基材とをエッチングして、加工用基材表面に凹凸形状を形成して型部材を作製する。
加工用基板が石英基板である場合には、フッ素系のガスに酸素を混ぜることによりこのようなエッチングガスを得ることができる。
勿論、型部材３２０は、その凹凸パターンが形成された表面部は、所定の高さ、半径の円筒形の中心軸を中心として所定の角度範囲の曲面部全体の形状を外側に突出させた曲面である。
【００１９】
基板３１０は、ＸＹＺ方向に制御して移動できるＸＹＺステージ３５０に保持された基板ホルダー３６０に、その上面側を揃えるようにして固定された状態で保持固定される。  基板ホルダー３６０としては、例えば、基板３１０の上面側を揃えるように弾性体等により、基板の下面側から圧をかけて固定する形態のものが挙げられるが、これに、限定はされない。
基板の材質としては、ガラス基板、石英基板、ウエーハ等が挙げられるが、これらに限定はされない。
【００２０】
ローリング部３４０は、型部材を回転させるものであるが、図３に示すインプリント装置においては、型部材３２０に駆動部３４１により回転を与える回転軸３４２と、該回転軸３４２に固定している固定部３４３と、該固定部にに保持されて、回転軸３４２の回転とともに回転する支持部３４５と、該支持部３４５に保持固定されている型部材保持部３４６とを備え、前記型部材保持部３４６に型部材３２０を保持し、回転軸３４２の回転を、型部材の回転とするものである。
尚、ローリング部３４０には、回転軸３４２を駆動する駆動部３４１、図示していない位置センサー等を用い、その回転開始位置や終了位置を制御する位置制御部３４７が設けられている。
【００２１】
ＵＶ光照射手段は、型部材３２０の凹凸パターン形成側とは反対側から、型部材３２０を通過して、照射するもので、且つ、型部材３２０と基板３１０との間隙が所望の形状になる線状領域（図１の１２１に相当）を、その線方向に沿い、ＵＶ光源部３７０を移動して走査するスキャンニング方式で照射するもので、例えば、図３（ｂ）に示すように、ボールネジの回転に制御されて、ボールネジの長手方向にその位置を移動して、スキャンを行うものがある。
ＵＶ光源部３７０としては、例えば、照射レンズ系が構成され、光ファイバーに接続さた形態のものが挙げられる。
【００２２】
制御部３８０は、各部を関連付けて制御するもので、勿論、ローリング部３４０、ＸＹＺステージ３５０は、制御部３８０の管理の下で、互いに関連つけて制御され、動作される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のインプリント方法の実施の形態の１例のパターニング状態を示した図で、図１（ａ）、図１（ａ１）はパターニング最初の状態を示した図で、図１（ｂ）、図１（ｂ１）はパターニング途中の１状態を示した図で、図１（ｃ）、図１（ｃ１）はパターニング最後の状態を示した図である。
【図２】ＵＶ硬化性の樹脂への賦形と、型部材の凹凸パターンの硬化した樹脂からの剥離を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）は本発明のインプリント装置の実施の形態の１例の概略構成図で、図３（ｂ）はＵＶ光照射手段を示した図である。
【図４】型部材の曲面の形状を説明するための図である。
【図５】従来のインプリント方法の工程断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１０    基板
１２０    ＵＶ硬化性の液状の樹脂部（単に樹脂部あるいはパターン非形成部とも言う）１２１    ＵＶ照射領域（直線状領域とも言う）
１２５    硬化した樹脂部（単に樹脂部あるいはパターン形成部とも言う）
１２５ａ  硬化領域
１３０    型部材
１３１    パターン（凹凸パターンとも言う）
１３５    曲面部（単に曲面とも言う）
１４０    ＵＶ光
３１０    基板
３２０    型部材
３３０    ＵＶ硬化性樹脂
３４０    ローリング部
３４１    駆動部
３４２    回転軸
３４３    固定部
３４４    固定ネジ
３４５    支持部
３４６    型部材保持部
３４７    位置制御部
３５０    ＸＹＺステージ
３６０    基板ホルダー
３７０    ＵＶ光源
３８０    制御部
３９０    支持部
３９５    ボールネジ
５１０    型部材（モールドとも言う）
５１１    凸型のパターン
５２０    半導体ウェハ
５２１    パターン
５３０    レジスト
５３１    圧痕部
５４０    反応性イオンエッチングガス
５５０    膜
５５１    膜パターン
【図１】
2006005022.tif 000003
【図２】
2006005022.tif 000004
【図３】
2006005022.tif 000005
【図４】
2006005022.tif 000006
【図５】
2006005022.tif 000007