(57)【要約】【課題】シリコンなどより高い機械的強度を備えてまた低抵抗なモールドにより、陽極酸化を利用したインプリント方法が行えるようにすることを目的とする。【解決手段】ＣＶＤ法で形成された炭化珪素膜１０２を加工してモールドパターン１２１が形成された状態とし、次に、シリコン基板１３１の主表面にモールドパターン１２１が当接された状態とし、この状態で、支持体基板１０１とシリコン基板１３１との間に電圧が印加された状態とする。例えば、２０Ｖのパルス電圧が印加された状態とする。この電圧印加において、モールドパターン１２１の当接面に吸着している水分を介し、モールドパターン１２１とこれに接触しているシリコン基板１３１との間に電流が流れ、陽極酸化が行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体基板の上に炭化珪素からなる炭化珪素膜が形成された状態とする第１工程と、
前記炭化珪素膜を加工してモールドパターンが形成された状態とする第２工程と、
前記支持体基板の前記モールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、前記モールドパターンが当接した前記被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第３工程と
を少なくとも備え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記載のインプリント方法において、
前記炭化珪素膜は、前記支持体基板の上に化学的気相成長法により形成された多結晶炭化珪素から構成する
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインプリント方法において、
前記支持体基板は、炭化珪素粉末の焼結体から構成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載のインプリント方法において、
前記支持体基板は、シリコンから構成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項５】
支持体基板の上にモールドパターンが形成された状態とする第１工程と、
前記モールドパターンの上面に水のぬれ性を制御するための機能層が形成された状態とする第２工程と、
前記支持体基板の前記モールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、前記モールドパターンの上面の前記機能層が当接した前記被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第３工程と
を少なくとも備えることを特徴とするインプリント方法。
【請求項６】
請求項５記載のインプリント方法において、
前記第２工程では、前記モールドパターンを構成する材料より高いぬれ性を備えた材料から前記機能層を形成することで、前記水のぬれ性が高くなるように制御する
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項７】
請求項６記載のインプリント方法において、
前記機能層は、チタン，ニッケル，及びカドミウムの少なくとも１つから構成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項８】
請求項５又は６記載のインプリント方法において、
前記機能層は、シリコンの表面を酸化することで形成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型（モールド）を基板に押圧することで任意のパターンを転写するインプリント方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩをはじめとする半導体デバイスを作成するためには、例えばエッチングのマスクとして用いるレジストパターンや、エッチングにより形成されたエッチングパターンなどの極微細パターンが必要となる。レジストパターンは、基板の上に塗布した感光性樹脂膜に所望のパターンを露光した後、現像及び洗浄（リンス）を経て形成される。感光性樹脂膜は、例えば、紫外線，エックス線，電子線などに感光する樹脂膜（高分子材料）であり、粉末状もしくは高粘性液体状の原料を有機溶媒に溶解したものが使われる。また、露光は、紫外線や電子線を光源とし、素子設計及び回路（パターン）設計に基づいて形成されたパターンを備えた原板を用い、感光性樹脂膜の上に光源によるパターンの潜像を形成することで行われる。
【０００３】
しかしながら、上述したパターンの形成方法では、例えばステッパーと呼ばれる数十億円と高価な露光装置が主体となって用いられている。このため、近年では、高額な装置を用いることなくより安価に、前述したような極微細なパターンが形成可能な技術が要望されている。これに対し、インプリントリソグラフィと呼ばれるパターン形成技術が着目されている。インプリントリソグラフィは、従来よりあるインプリント法と同様の技術である。インプリント法は、ＤＶＤ（Digital Video Disk）の作製などに利用されており、次に示すようにパターンを形成する技術である。
【０００４】
インプリント法について簡単に説明すると、先ず、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板の上にマスターモールドとなるパターンが形成された状態とする。次に、電解メッキ法によりニッケルを堆積することで、マスターモールドの上にニッケル層が形成された状態とする。次に、マスターモールドよりニッケル層を引き離す（引き剥がす）ことで、マスターモールドのパターン形状が転写されたニッケルモールド（鋳型）が得られる。この後、作製したニッケルモールドをアルミニウム板の表面に押し付け、ニッケルモールドのパターン形状をアルミニウム板に転写する。ニッケルモールドのアルミニウム板への転写を繰り返すことで、必要な枚数のパターンが転写されたアルミニウム板が得られる。
【０００５】
上述したインプリント法を応用して半導体デバイスの作製に用いるレジストパターンの作製を行うようにした技術が、インプリントリソグラフィである。インプリントリソグラフィでは、上述したアルミニウム板をレジストなどの樹脂層に置き換え、レジストのパターンを形成する。例えば、金属膜の上にレジスト膜が形成された状態とし、このレジスト膜に、前述と同様にしてモールドを押し付けてパターンを転写し、形成されたレジストのパターンをマスクとして金属膜をエッチングすることで、配線層が形成できる。
【０００６】
以下、インプリントリソグラフィについて簡単に説明する。先ず、例えば、図４（ａ）に示すようにシリコン基板４０１を用意し、図４（ｂ）に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、シリコン基板４０１の上に所定のモールドパターン４０２が形成された状態とする。モールドパターン４０２が形成されたシリコン基板が、マスターモールドとなる。次に、図４（ｃ）に示すように、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などの樹脂材料から構成された樹脂層４２１が形成された基板４２０を用意し、シリコン基板４０１のモールドパターン４０２が形成された面に樹脂層４２１を押し付け、図４（ｄ）に示すように、モールドパターン４０２の形状が転写された樹脂パターン層４２２が、基板４０２の上に形成された状態とする。このようにして形成した樹脂パターン層４２２をマスクとすることで、シリコン基板４０１の微細加工が可能となる。
【０００７】
また、最近では、単にモールドを基板に押し付けるだけでなく、モールドと基板の間に電圧を印加してパターン形成する方法が提案されている（非特許文献１参照）。この技術では、先ず、図５（ａ）に示すように、例えばシリコンより構成されて転写用のモールドパターン５０２が形成されたモールド５０１と、シリコンやＧａＡｓなどの結晶基板５２１との間に、電圧印加部５０５により電圧が印加可能な状態とする。ここで、結晶基板５２１の側が陽極とされ、モールド５０１の側が陰極とされた状態とする。
【０００８】
次に、図５（ｂ）に示すように、結晶基板５２１の表面にモールド５０１のモールドパターン５０２形成面を密着させた後、これらの間に電圧を印加する。電圧を印加した状態で基板とモールドを密着させても良い。この電圧印加により、モールドパターン５０２が接触している結晶基板５２１の領域に、酸化領域５２２が形成される。酸化領域５２２は、モールド５０１のモールドパターン５０２が接触した箇所にのみ形成される。酸化領域５２２は、所謂陽極酸化により形成されるため、モールドパターン５０２が接していない領域には電流が流れず、陽極酸化が生じないため、酸化される領域が形成されることがない。
【０００９】
次に、図５（ｃ）に示すように、結晶基板５２１よりモールド５０１を離間させた後、酸化領域５２２をマスクとして結晶基板５２１をエッチング加工することで、図５（ｄ）に示すように、結晶基板５２１の上にパターン５２３が形成された状態が得られる。なお、上述した陽極酸化は、例えばモールドパターン５０２の表面に吸着した水分を介し、モールドパターン５０２と基板５２１との間に電流が流れ、これらの間に存在する吸着した水が電気分解して水酸イオン（ＯＨ-）が生成され、生成された水酸イオンが基板表面を酸化することにより行われる。
【００１０】
【非特許文献１】Atushi Yokoo, "Nanoelectrode Lithography",Japanese Journal of Applied Physics, Vol.42, pp.L92-L94, 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述した非特許文献１の技術によるインプリントリソグラフィでは、モールとの特性として、低い電気抵抗が求められる。また、インプリントリソグラフィでは、基板やモールドに反りがあるため、基板の表面にモールドパターンを密着させるために、基板とモールドとの間に荷重をかけるようにしている。このために、モールドには、高い機械的強度が求められる。
【００１２】
このような要求特性に対し、前述したようなシリコンを用いる場合、加工技術が発達しているため微細な形状の形成が容易であるが、以下に示すような問題があった。先ず、シリコンは、ヒ素やアンチモンなどのドーパントを不純物として導入しても、抵抗値が０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ程度であり、低い電気抵抗が得られない。このため、酸化領域を形成するために、多くの電力を必要とし、また、時間を要するなど、製造コストの増大を招いていた。また、シリコンでは、機械的強度があまり高くないため、形成したモールドのモールドパターンが転写時に破損するなどの問題がある。特に、モールドパターンの幅が１００ｎｍ以下になると、パターンの破損が顕著になり、多くの不良が発生して歩留りが低くなる。
【００１３】
他に、ニッケル電鋳により形成された金属層よりなるモールドがある。しかしながら、ニッケルであっても、機械的強度が要求特性に満たず、また、ニッケル電鋳により存在する内部応力の存在のため、得られるモールドの反りが大きいという問題もある。加えて、ニッケル電流により形成されるニッケル層の結晶粒径の影響で表面平坦性が大きくなり、より微細な転写用のパターンを高い精度で得ることが容易ではないという問題がある。
【００１４】
以上に示したように、従来よりあるモールドを用いた非特許文献１の技術によるインプリントリソグラフィでは、製造コストの増大を招き、高い歩留まりが得られず、また、より微細なパターンを高い精度で形成することが容易ではないという問題があった。
【００１５】
一方、上述した非特許文献１の技術によるインプリントリソグラフィでは、前述したようにモールドパターンの接触面に対する水の吸着が重要であり、接触面に均一に水の薄い吸着層が形成されていると、陽極酸化の反応が促進されるようになる。しかしながら、シリコン表面における水の接触角は８４°程度とぬれ性が低く、シリコンの表面は水をはじく。このため、従来のシリコンモールドでは、接触させているモールドパターンの全域で陽極酸化がおき難く、パターンの転写が正確に行えなえず、パターン欠けなどを発生させていた。このように、モールド（モールドパターン）をシリコンから構成すると、微細なパターンの形成が容易ではあるが、パターンの転写が正確に行えないという問題があった。
【００１６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、シリコンなどより高い機械的強度を備えてまた低抵抗なモールドにより、陽極酸化を利用したインプリント方法が、低コストで高い歩留まりを備えた状態で行えるようにすることを目的とする。また、モールドのモールドパターン面の全域で陽極酸化がおきやすくすることで、陽極酸化を利用したインプリント方法によるパターンの転写がより正確に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るインプリント方法は、支持体基板の上に炭化珪素からなる炭化珪素膜が形成された状態とする第１工程と、炭化珪素膜を加工してモールドパターンが形成された状態とする第２工程と、支持体基板のモールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、モールドパターンが当接した被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第３工程とを少なくとも備えるものである。炭化珪素膜よりなるモールドパターンは、シリコンを用いた場合に比較して高い機械強度を備え、かつシリコンを用いた場合より低い抵抗状態が得られる。
【００１８】
上記インプリント方法において、炭化珪素膜は、支持体基板の上に化学的気相成長法により形成された多結晶炭化珪素から構成すればよい。また、支持体基板が、炭化珪素粉末の焼結体から構成されていてると良い。また、支持体基板は、シリコンから構成されていてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る他のインプリント方法は、支持体基板の上にモールドパターンが形成された状態とする第１工程と、モールドパターンの上面に水のぬれ性を制御するための機能層が形成された状態とする第２工程と、支持体基板のモールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、モールドパターンの上面の機能層が当接した被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第３工程とを少なくとも備えるものである。従って、モールドパターンの上の被処理基板と接触する面に吸着する水による層の状態が制御できるようになる。
【００２０】
上記インプリント方法において、第２工程では、モールドパターンを構成する材料より高いぬれ性を備えた材料から機能層を形成することで、水のぬれ性が高くなるように制御すればよい。この場合、例えば、機能層は、チタン，ニッケル，及びカドミウムの少なくとも１つから構成されたものであればよい。また、機能層は、シリコンの表面を酸化することで形成されたものであってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、炭化珪素膜を加工してモールドパターンを形成するようにしたので、シリコンなどより高い機械的強度を備えてまた低抵抗なモールドパターンが得られ、陽極酸化を利用したインプリント方法が、低コストで高い歩留まりを備えた状態で行えるようになるという優れた効果が得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、モールドパターンの上面に水のぬれ性を制御するための機能層を形成するようにしたので、モールドのモールドパターン面の全域で陽極酸化がおきやすくなり、陽極酸化を利用したインプリント方法によるパターンの転写が、より正確に行えるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るインプリント方法を説明するための工程図である。先ず、図１（ａ）に示すように、支持体基板１０１を用意し、この上に炭化珪素膜１０２が形成された状態とする。支持体基板１０１は、例えば、炭化珪素粉末の焼結体（炭化珪素焼結体）からなり、直径１００ｍｍ及び厚さ６２５μｍの円板状に成形されたものである。なお、支持体基板１０１の表面は、特に鏡面化されている必要はない。なお、支持体基板１０１は、シリコンから構成しても良い。
【００２４】
また、炭化珪素膜１０２は、減圧ＣＶＤ法により多結晶炭化珪素を堆積することで形成すればよい。多結晶炭化珪素の堆積は、通常、ジクロルシラン−アセチレン−水素系、或いは、シラン−プロパン−水素系のガスを用い、堆積温度８００〜１１００℃、ガス圧５０〜６００Ｐａ程度としたＣＶＤ法により行えばよい。このようにＣＶＤ法で形成された炭化珪素膜１０２によれば、後述するように、シリコンに比較してより低い抵抗状態が得られるようになる。
【００２５】
ここで、形成する多結晶炭化珪素膜の膜厚は、モールドとしてのパターン深さ及び必要とする残存膜厚を勘案して決定すればよく、例えば、膜厚２．５μｍ程度とすればよい。次いで、堆積した多結晶炭化珪素膜の表面をダイアモンドペーストにより０．５μｍ程度研磨して鏡面にすることで、炭化珪素膜１０２が形成された状態となる。なお、支持体基板１０１が、シリコンから構成されている場合も上述同様に、炭化珪素膜１０２形成可能である。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、公知のリソグラフィ技術とエッチング技術とにより微細加工し、モールドとしての微細な凹凸のモールドパターン１２１が形成された状態とする。ここで、ナノメータ級の微細パターン形成のためには、炭化珪素膜１０２の上に電子線レジスト膜を形成し、ここに電子ビーム描画装置を用いてパターン（潜像）を描画し、これを現像してエッチングマスクとする。次いで、塩素ガスによる反応性イオンエッチングにより炭化珪素膜１０２を選択的にエッチングし、この後、エッチングマスクを除去すれば、モールドパターン１２１が形成された状態が得られる。
【００２７】
次に、パターンの転写対象となるシリコン基板（被処理基板）１３１を用意し、緩衝フッ酸を用いて表面の酸化膜を除去しておく。次いで、図１（ｃ）に示すように、モールドパターン１２１が形成された面が対向するように、支持体基板１０１とシリコン基板１３１を配置し、両者に電源１０５が接続された状態とする。ここで、シリコン基板１３１がモールドとなる支持体基板１０１（モールドパターン１２１）に対して正の電位になるように接続し、シリコン基板１３１が陽極とされ、支持体基板１０１が陰極とされた状態とする。電源１０５としては、一般の定電圧電源を用いればよく、例えば、アドバンテスト社のモデルＲ６２４２が適用可能である。
【００２８】
次に、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１３１の主表面にモールドパターン１２１が当接された状態とし、この状態で、支持体基板１０１とシリコン基板１３１との間に電圧が印加された状態とする。例えば、２０Ｖのパルス電圧が印加された状態とする。この電圧印加において、モールドパターン１２１の当接面に吸着している水分を介し、モールドパターン１２１とこれに接触しているシリコン基板１３１との間に電流が流れ、陽極酸化が行われる。流れる電流は、１〜２Ａ程度である。この電圧印加時間を、３０秒〜１分程度継続することで、モールドパターン１２１が、シリコン基板１３１の主表面に形成された酸化領域１３２となって転写される。
【００２９】
次に、図１（ｅ）に示すように、シリコン基板１３１より支持体基板１０１を離型した後、図１（ｆ）に示すように、酸化領域１３２をマスクパターンとしてシリコン基板１３１をエッチング加工することで、シリコン基板１３１の上にパターン１３３が形成された状態が得られる。このエッチング方法としては、酸化領域１３２とシリコン基板１３１とのエッチング選択比のとれるエッチング方法を用いればよい。例えば、エレクトロンサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマによるエッチング装置を用い、エッチングガスとしての塩素ガスを、プラズマ生成室内で０．１Ｐａ程度となるように供給し、プラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴条件の磁場を発生させた後、プラズマ生成室内に２．４５ＧＨｚのマイクロ波（例えば３００Ｗ）を導入し、供給した塩素によるＥＣＲプラズマを発生させる。このようにして発生させれて発散磁場により処理室内に放出されたプラズマにより、上記エッチングを行えばよい。
【００３０】
以下、支持体基板について説明する。先ず、抵抗値に関して記述する。前述したように、シリコンは、低抵抗シリコン基板としても、通常はドーパントの調整により０．０１〜０．０２Ω・ｃｍまでの低抵抗化は可能である。一方、炭化珪素は、焼結体に関してはシリコンと同様に、０．０２Ω・ｃｍの抵抗となる（参考：信越グループマテリアルガイド・半導体材料ページ）。
【００３１】
これらに対し、前述したようなＣＶＤ法で形成された炭化珪素の膜は、より低い抵抗の状態となることが知られている。前述したようにＣＶＤ法で形成した多結晶炭化珪素膜の抵抗は、０．０１Ω・ｃｍより小さくなることが４端針測定法で明らかになっている。炭化珪素は、ドーパントを導入することで、シリコンより低抵抗とすることが判明しており、ＣＶＤ法による膜の形成時に、ソースガスの構成元素によるイオンが不純物として導入されることで、上述した低抵抗化が発現しているものと考えられる。
【００３２】
次に、機械的強度について説明する。先ず、モールドの機械的強度は、ビッカース硬度で評価することが可能である。例えば、シリコン，ニッケル電鋳品，及び石英のビッカース硬度は、各々、１０５０，５００，及び９５０程度である。これらに対し、炭化珪素のビッカース硬度はシリコンの数倍は大きく、特に炭化珪素焼結体には、２２００であることが知られている。例えば、前述同様にして作製した炭化珪素よりなるモールドと、従来同様に作製したシリコンのモールドとで、モールドパターンが破壊される耐圧を測定した。この結果、シリコンモールドでは、パターン部が荷重４０ｋｇで折れ始めたのに対し、炭化珪素モールドでは、荷重１００ｋｇでもパターンが折れないことがわかった。このように、炭化珪素は、電圧印加インプリント方法でのモールドとしての要求条件（高機械的強度と低抵抗）を満足する材料であることがわかる。従って、炭化珪素を用いることで、電圧を印加するインプリント方法が効率的に行うことが可能となる。
【００３３】
なお、上述したように、炭化珪素焼結体が最も硬度の高い状態となるが、焼結体であるために、結晶粒の間に気孔と呼ばれる隙間が形成されている。このため、炭化珪素焼結体の基板に直接モールドパターンを形成した場合、パターンの均一性が得にくく、これは、モールドパターンの幅が１００ｎｍ以下になると顕著となる。これに対し、前述したように、炭化珪素焼結体よりなる支持基板の上に、これと同じ組成で、熱膨張率も同じ多結晶炭化珪素膜を減圧気相成長（ＣＶＤ）法で形成し、この多結晶炭化珪素膜にモールドパターンを形成することで、パターンの均一性が得られるようになる。また、このようにして形成したモールドは、反りも１μｍ以下と非常に小さくすることができる。
【００３４】
また、このように多結晶炭化珪素膜によりモールドパターンを構成する場合、支持体基板は、炭化珪素に限らず、例えば低抵抗とされたシリコン基板であっても良い。このような場合、図２に示すように、支持体基板１０１の主表面に炭化珪素膜１０２を形成するとともに、支持体基板１０１の裏面にも同様の炭化珪素膜２０２を形成し（ａ）、炭化珪素膜１０２を加工して、凹凸のモールドパターン１２１が形成された状態（ｂ）とすると良い。支持体基板１０１の両面に、同程度の膜厚の多結晶炭化珪素膜が形成されていることで、内部応力に伴うモールドの反りが抑制されるようになる。なお、モールドパターンを形成するための多結晶炭化珪素膜の膜厚は、形成しようとするパターンの高さ（膜厚）以上とされていればよい。
【００３５】
次に、本発明の他の実施の形態について図を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る他のインプリント方法を説明するための工程図である。先ず、図３（ａ）に示すように、支持体基板３０１を用意する。支持体基板３０１は、例えば、炭化珪素焼結体からなる１辺２０ｍｍの矩形基板である。なお、支持体基板３０１の表面は、特に鏡面化されている必要はない。なお、支持体基板３０１は、シリコンから構成しても良い。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、公知のリソグラフィ技術とエッチング技術とにより微細加工し、支持体基板３０１の主表面に、モールドとしての微細な凹凸のモールドパターン３２１が形成された状態とする。ここで、ナノメータ級の微細パターン形成のためには、支持体基板３０１上に電子線レジスト膜を形成し、ここに電子ビーム描画装置を用いてパターン（潜像）を描画し、これを現像してエッチングマスクとする。次いで、塩素ガスによる反応性イオンエッチングにより支持体基板３０１を選択的にエッチングし、この後、エッチングマスクを除去すれば、モールドパターン３２１が形成された状態が得られる。
【００３７】
次に、形成したモールドパターン３２１の上部（上面）に、例えばチタンよりなる水のぬれ性を制御する機能層３２２が形成された状態とする。例えば、公知の金属チタンをターゲットとしたスパッタ法により、モールドパターン３２１の上にチタンを堆積することで、機能層３２２を形成すればよい。形成するチタンよりなる機能層３２２は、膜厚２０ｎｍ程度とすればよい。上記チタンは、水の接触角が０°であり、ぬれ性が非常によい。
【００３８】
次に、パターンの転写対象となるシリコン基板（被処理基板）３３１を用意し、緩衝フッ酸を用いて表面の酸化膜を除去しておく。次いで、図３（ｄ）に示すように、モールドパターン３２１が形成された面が対向するように、支持体基板３０１とシリコン基板３３１を配置し、両者に電源３０５が接続された状態とする。ここで、シリコン基板３３１がモールドとなる支持体基板３０１（モールドパターン３２１）に対して正の電位になるように接続し、シリコン基板３３１が陽極とされ、支持体基板３０１が陰極とされた状態とする。電源３０５としては、一般の定電圧電源を用いればよく、例えば、アドバンテスト社のモデルＲ６２４２が適用可能である。
【００３９】
次に、図３（ｅ）に示すように、モールドパターン３２１の上に形成された機能層３２２が、シリコン基板３３１の主表面に当接された状態とし、この状態で、支持体基板３０１とシリコン基板３３１との間に電圧が印加された状態とする。例えば、２０Ｖのパルス電圧が印加された状態とする。この電圧印加において、機能層３２２の当接面に吸着している水分を介し、機能層３２２とこれに接触しているシリコン基板３３１との間に電流が流れ、陽極酸化が行われる。流れる電流は、１〜２Ａ程度である。この電圧印加時間を、３０秒〜１分程度継続することで、モールドパターン３２１が、シリコン基板３３１の主表面に形成された酸化領域３３２となって転写される。
【００４０】
次に、図３（ｆ）に示すように、シリコン基板３３１より支持体基板３０１を離型した後、図３（ｇ）に示すように、酸化領域３３２をマスクパターンとしてシリコン基板３３１をエッチング加工することで、シリコン基板３３１の上にパターン３３３が形成された状態が得られる。このエッチング方法としては、酸化領域３３２とシリコン基板３３１とのエッチング選択比のとれるエッチング方法を用いればよい。例えば、エレクトロンサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマをによるエッチング装置を用い、エッチングガスとしての塩素ガスを、プラズマ生成室内で０．１Ｐａ程度となるように供給し、プラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴条件の磁場を発生させた後、プラズマ生成室内に２．４５ＧＨｚのマイクロ波（例えば３００Ｗ）を導入し、供給した塩素によるＥＣＲプラズマを発生させる。このようにして発生させれて発散磁場により処理室内に放出されたプラズマにより、上記エッチングを行えばよい。
【００４１】
以下、水のぬれ性を制御するための機能層３２２についてより詳細に説明する。
陽極酸化は、パターン転写対象の基板と、これに接触するモールドパターンの部分との間に介在する水が、「２Ｈ2Ｏ−４ｅ-→Ｏ2（又は酸素ラジカル：２Ｏ・）＋４Ｈ+」の反応に従って電気分解されることにより行われる。この電気分解によって生じた酸素又は酸素ラジカルが、陽極である基板の表面を酸化し、基板の表面には陽極酸化による酸化領域が形成されることになる。
【００４２】
従って、陽極酸化の反応の進行は、接触面に吸着している水の量に関係する。吸着する水の量は、雰囲気の湿度により変化し、例えば、雰囲気の湿度が４０％以下では陽極酸化は起こりにくい。逆に、雰囲気の湿度が６０％以上、特に８０％以上では、容易に陽極酸化が進行する。
【００４３】
このように、水の介在は重要となり、モールドのモールドパターンの上面に、薄くかつ均一に水が付着（吸着）することが、広い面積にインプリントする場合に重要となる。この水の吸着は、モールドのモールドパターン上面における水のぬれ性で制御され、これを評価する尺度は、上面における水の接触角である。接触角が小さくぬれ性が高ければ、吸着した水は、モールドのモールドパターン上面の全面に均一な状態で円滑に広がる。これに対し、接触角が大きくぬれ性が低いと、吸着した水ははじかれるようになり、部分的に玉状に存在するようになる。このような状態では、当接しているパターンの部分の全域で、均一な状態で陽極酸化が起こらず、酸化領域の形成が均一に行えない。この結果、パターンが、均一に形成されなくなる。
【００４４】
これに対し、モールドパターンの上面にモールドパターンを構成する材料よりぬれ性の高い材料からなる機能層を設けることで、吸着した水がはじかれることが抑制されるようになり、吸着した水が、全域に均一な状態でより円滑に広がるようになる。このように、機能層を設けてぬれ性を制御することで、被処理基板と接触する面に吸着する水による層の状態が制御できるようになる。
【００４５】
以下に、各種金属に対する水の接触角を示す。
Ａｇ：８５°、Ａｕ：８５°、Ｒｈ：６５°、Ｐｄ：７４°、Ｐｔ：５０°、Ｔｉ：０°、Ｎｉ：０°、Ｃｄ：０°。
【００４６】
また、水の接触角が０°となる材料としてＴｉＯ2があるが、金属材料に比較して電気伝導性は低い。従って、好ましい材料としては、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ），カドミウム（Ｃｄ）となる（参考；化学便覧・基礎編、日本化学会編）。
【００４７】
例えば、スパッタリング法で形成した薄膜に対する水の接触角を比較したところ、Ｓｉ：〜８４°、ＳｉＣ：〜２０°、Ｐｔ：〜３５°、Ｔｉ：〜２０°となった。結晶状態の違いなどにより、上記文献値とは多少違う値となるが、チタンは非常に接触角の小さい金属であることが実験的にも証明された。実際にこれらの材料が表面に形成されたモールドを用いてパターン形成を行った場合、用いた材料の接触角の低下に比例してパターンの欠けの頻度が低下することがわかった。例えば、機能層３２２としてＰｔを用いた場合、ほぼ良好な状態が得られた。また、機能層３２２としてＴｉを用いた場合、パターン欠けは全く発生しなかった。
【００４８】
このように、機能層を用いてモールドパターンの上面のぬれ性を制御することで、シリコンモールドで見られるパターン欠陥の発生が抑制され、高い精度で良好な大面積インプリントパターンが形成できるようになる。この場合、機能層を設ける母体のモールド材とは、特に限定されるものではなく、例えばシリコンなどを用いることができる。例えば、転写するパターンの寸法が数μｍ以上と大きい場合、機械的強度があまり問題とならないので、機能層を用いることで、パターン欠けが抑制できるようになる。なお、前述した炭化珪素よりモールドパターンが形成されていれば、抵抗率及び硬度ともに好適な状態であり、またぬれ性も良いので、機能層を設けることなくパターン欠けを抑制した状態で歩留まりの向上などが図れる。ただし、チタンなどのよりぬれ性の高い機能層を設けることで、パターンかけの発生をより抑制し、より高い精度でパターンの転写が行えるようになることは、いうまでもない。
【００４９】
ところで、機能層として用いる上記金属の薄膜は、モールドパターンの間隔が狭くなると、凹部やパターン側面に形成しにくくなる。このような場合には、モールドパターンの凸部上面のみに金属の層（薄膜）が形成される状態となる。しかしながら、ぬれ性の制御は、転写対象の基板表面に接触（当接）するモールドパターンの上面のみで良いため、上述の場合でも、歩留まり向上の効果には何ら影響しない。言い換えると、機能層は、モールドパターンの上面のみに形成されている状態でも良い。従って、モールドパターンを形成する前に機能層を形成し、形成した機能層とともにモールドパターンを形成するようにしても良い。例えば、モールドパターン形成以前に、モールドパターンが形成される領域の上に上記薄膜を堆積してからモールドパターンを形成しても、上述同様の効果が得られる。上記薄膜の堆積（形成）は、モールドパターンの形成前行ってもよく、この後でも良い。
【００５０】
また、機能層とモールドパターン上面との間の接着性を向上させるために、これらの間に接着性を向上させる接着性強化層を形成しても何ら問題はない。例えば、チタンからなる機能層を設ける場合、モールドパターン上面との間に、窒化チタンからなる接着性強化層を設けると、接着性を向上させることができる。この接着強化層の厚さは、５〜２０ｎｍ程度と薄くても良い。
【００５１】
さらには、モールドパターン上面もしくは機能層の表面が、１〜２ｎｍ厚程度酸化されていても良い。このことにより、水のぬれ性がさらに向上するからである。この程度の膜厚であれば、抵抗的にも１〜２ｎｍ程度であれば問題はない。例えば、炭化珪素モールド（モールドパターン）上に膜厚１０ｎｍ厚程度のシリコン層を公知のスパッタリング法などにより堆積する。この後、モールドを希硫酸で数分処理すると、形成したシリコン層の表面に１．２ｎｍ厚程度の酸化シリコン層が形成される。酸化シリコンは、水との接触角が１０°程度であるため、ぬれ性が高く、吸着した水が均一に拡散しやすくなる。なお、シリコンに限らず、他の材料からなる層を形成して酸化しても良い。
【００５２】
以下、実施例を用いてより詳細に説明する。
［実施例１］
炭化珪素焼結体よりなる支持体基板の上にジクロルシラン−アセチレン−水素の混合ガスを用いて、堆積温度９００℃、ガス圧５００Ｐａの条件で、膜厚２μｍ厚程度の多結晶炭化珪素膜を形成した。この多結晶炭化珪素膜上に公知の電子線リソグラフィを用いて１００ｎｍ幅のライン・スペースのレジストパターンを形成した。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、多結晶炭化珪素膜を塩素の反応性イオンエッチング法で０．５μｍの深さまでエッチング加工した後、レジストパターンを酸素プラズマで除去してモールドを形成した。ダイシングによりモールドサイズを２０ｍｍ角に分割とした。
【００５３】
次に、３インチ径のＧａＡｓ基板に上記モールドを１０ｋｇの荷重で押し当てて、雰囲気湿度６０％、モールドと基板温度２３℃の条件で基板／モールド間にパルス電圧３０Ｖを２分間印加した。このことにより、ＧａＡｓ基板の主表面に、モールドパターンの形状に酸化領域が形成される。モールドを離型した後、形成された酸化領域をマスクとしてＧａＡｓ基板を塩素プラズマでエッチングすることで、良好な１００ｎｍ幅のＧａＡｓパターンが得られた。
【００５４】
［実施例２］ 
ヒ素がドーピングされて０．０１Ωｃｍの比抵抗を有するシリコン基板の上に、ジクロルシラン−アセチレン−水素の混合ガスを用いて、堆積温度９００℃、ガス圧５００Ｐａの条件で、膜厚０．５μｍ程度の多結晶炭化珪素膜を形成した。この多結晶炭化珪素膜の上に公知の電子線リソグラフィを用いて５０〜３００ｎｍ幅のレジストパターンを形成した。次いで、形成したレジストパターンをマスクとし、多結晶炭化珪素膜を塩素の反応性イオンエッチング法で０．２μｍの深さまでエッチング加工した後、レジストパターンを酸素プラズマで除去してモールドを形成した。次に、チタンを１０ｎｍ厚スパッタリング法にて積層し、形成したモールドのモールドパターンの上面にチタンからなる機能層を形成した。ダイシングによりモールドサイズを２０ｍｍ角に分割とした。
【００５５】
次に、緩衝フッ酸液で洗浄した２００ｍｍ径のシリコン基板に、機能層を備えた上記モールドを３０ｋｇの荷重で押し当てて、雰囲気湿度６５％、モールドと基板温度２０℃の条件でシリコン基板／モールド間に直流電圧２０Ｖを１０秒間印加した。押し当て及び印加とモールドの位置の移動とを繰り返し、シリコン基板の上に２５箇所の酸化領域を形成した。モールドを離型した後、形成された酸化領域をマスクとしてシリコン基板を塩素プラズマでエッチングすることにより、良好な５０〜３００ｎｍ幅の、２５個のシリコンパターンが得られた。
【００５６】
［実施例３］
実施例１と同様に、多結晶炭化珪素モールドを作製した。この上に、膜厚１０ｎｍ程度のシリコン層をスパッタリング法で堆積し、さらに１０％硫酸水溶液に５分浸漬した。この浸漬の後、当該モールドを水洗する。このようにして形成したモールドを、緩衝フッ酸液で洗浄した２００ｍｍ径のシリコン基板に３０ｋｇの荷重で押し当て、雰囲気湿度６５％、モールド及び基板温度２０℃の条件で、シリコン基板／モールド間に直流電圧２０Ｖを６０秒間印加した。押し当て及び電圧印加とモールドの位置移動とを繰り返し、シリコン基板の上に２５箇所の酸化領域を形成した。モールドを離型した後、形成された酸化領域をマスクとしてシリコン基板を塩素プラズマでエッチングすることにより、良好な５０〜３００ｎｍ幅の、２５個のシリコンパターン２５が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係るインプリント方法を説明するための工程図である。
【図２】多結晶炭化珪素の膜の形成状態を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る他のインプリント方法を説明するための工程図である。
【図４】インプリントリソグラフィを説明するための工程図である。
【図５】モールドと基板の間に電圧を印加するインプリントリソグラフィを説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０１…支持体基板、１０２…炭化珪素膜、１０５…電源、１２１…モールドパターン、１３１…シリコン基板（被処理基板）、１３２…酸化領域、１３３…パターン、３０１…支持体基板、３２１…モールドパターン、３２２…機能層、３３１…シリコン基板（被処理基板）、３３２…酸化領域、３３３…パターン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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