(57)【要約】【課題】種々の材料を直接、所望の基板上に転写することにより微細パターンを形成する方法を提供する。【解決手段】基板１上に形成したい材料、例えば有機物の微細なパターン３を形成する。次に基板１のパターン３が形成されている面を、基板２の微細パターンを形成したい面に接し、あるいは圧力を印加することにより基板２上に微細なパターン４を移植する。このとき、基板２の表面にパターン３と接着力向上させる表面処理剤５を被覆することができる。この表面処理剤５によりパターン３を効率良く基板２に移植することができる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な第１のパターンを第１の基板上に形成する工程と、前記第１のパターンを第２の基板上に移し取り前記第２の基板上に前記第１のパターンが反転した形状の微細な第２のパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする微細パターン形成方法。
【請求項２】
前記第１のパターンを第２の基板上に移し取る方法が前記第１のパターンを前記第２の基板に圧接する方法であることを特徴とする請求項１記載の微細パターン形成方法。
【請求項３】
微細な第１のパターンを第１の基板上に形成する工程と、前記第１の基板を前記第１のパターンを圧接面として前記第２の基板に圧接する工程と、前記第１の基板を溶解、融解、蒸発、昇華または分解により前記第２の基板より除去し、前記第２の基板上に前記第１のパターンが反転した形状の微細な第２のパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする微細パターン形成方法。
【請求項４】
前記第１のパターンの反転した形状の前記第２のパターンを形成する前記第２の基板表面に前記第１のパターンとの接着力を増強する表面処理剤が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【請求項５】
前記第１のパターンの材料が有機材料、金属材料、無機材料もしくは誘電体であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【請求項６】
前記第１のパターンの材料がフォトレジストもしくは電子線レジストであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【請求項７】
前記第１の基板および前記第２の基板は、表面が０．１μｍ以下の平坦度を持つ基板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【請求項８】
前記表面処理剤としてポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈａ−ａｃｒｙｌａｔｅ）または水素化シルセスキオキサン（ＨＳＱ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）を用いることを特徴とする請求項４記載の微細パターン形成方法。
【請求項９】
前記第１の基板および前記第２の基板がシリコン基板であることを特徴する請求項１〜８のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【請求項１０】
前記第１の基板または前記第２の基板の表面が曲面であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【請求項１１】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方が弾性または塑性変形することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の微細パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスもしくは半導体集積回路やマイクロエレクトロメカニクスなどの製造に利用する微細な構造体を形成するためのパターン形成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細パターン形成技術は、半導体デバイスもしくは半導体集積回路の形成技術として急速に発展してきた。パターンの微細化は、個々の半導体デバイスの高性能化すなわち高速化、低消費電力化を成し遂げ、デバイスの集積度を上げることにより高機能な半導体集積回路を実現してきた。現在、量産されている半導体集積回路の回路寸法（幅）は、１３０ｎｍ程度である。
【０００３】
半導体デバイスもしくは集積回路などの微細パターン形成には、従来光露光が用いられており、現在は波長２５６ｎｍのフッ化クリプトンレーザを用いた光露光（例えば特許文献１参照）が行われている。パターンの微細化に対応するためには、用いる光の波長を短くする必要があり、次世代では波長１９５ｎｍのフッ化アルゴンレーザ、次次世代では波長１５４ｎｍのフッ素レーザが用いられようとしている。さらに将来技術としては、波長１１〜１３．５ｎｍの極端紫外光露光、波長１ｎｍほどのＸ線露光などが研究されているが実用化には至っていない。
【０００４】
光以外の１００ｎｍ以下の微細なパターンの形成方法には、汎用性のある電子線露光技術（例えば特許文献２参照）が使われている。電子線露光には、マスクを用いた比較的スループットの高い方式が実用化されているが、解像度は５０ｎｍ程度である。その一方、細く絞った電子線を用いる電子線露光は、任意のパターンが形成できる実用性と超高解像度が両立した露光技術であり、５０ｎｍ以下の解像度が容易に得られ、高解像度のレジストを用いた場合は１０ｎｍ以下のパターンが形成できる。また同様に１００ｎｍ以下の微細なパターンを形成する方法として集束イオンビームを用いた方法がある。
【０００５】
以上は、感光性レジストを露光する方法であるが、レジスト以外の材料の微細なパターンを形成する方法は、形成されたレジストパターンをマスクとして下地材料をエッチング加工することにより形成することができる。
【０００６】
また、電子やイオンビームを用いて、直接材料を堆積させ微細形状を形成する方法（例えば特許文献３参照）もある。
【特許文献１】
特開２０００−２０８５２１号公報
【特許文献２】
特開２０００−０２１７６３号公報
【特許文献３】
特開２０００−０９１２００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記に示したように、微細なパターンは光による転写露光技術や、電子ビームやイオンビームなどを用いて形成されているが、感光性レジストの露光によるパターン形成法であり、基板に任意の材料によるパターンを直接形成する方法ではない。また任意の形状の表面にパターンを形成することが困難である。電子やイオンビームを用いて、直接材料を堆積させ微細形状を形成する方法は、スループットが低い。また基板材料の種類によっては、任意の材料の微細パターンを目的とする基板上に形成できない場合がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細パターン形成方法の第１の構成は、微細な第１のパターンを第１の基板上に形成する工程と、第１のパターンを第２の基板上に移し取り第２の基板上に微細な第２のパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記の本発明の微細パターン形成方法の第１の構成において、第１のパターンを第２の基板上に移し取る方法として第１のパターンを第２の基板に圧接する方法を採用できる。
【００１０】
上記の本発明の微細パターン形成方法の第１の構成において、第１のパターンを移し取る第２の基板表面は第１のパターンとの接着力を増強する表面処理剤を施すことができる。この表面処理剤としては、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈａ−ａｃｒｙｌａｔｅ）または水素化シルセスキオキサン（ＨＳＱ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ　Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）を用いることができる。第２の基板表面は第１のパターンとの接着力が増強することによって第１のパターンを第２の基板表面に効率良く移すことができる。
【００１１】
上記の本発明の微細パターン形成方法の第１の構成において、第１のパターンの材料としては、有機材料、金属材料、無機材料もしくは誘電体を用いることができる。また、第１のパターンの材料としては、フォトレジストもしくは電子線レジストを用いることができる。
【００１２】
本発明の微細パターン形成方法の第２の構成は、微細な第１のパターンを第１の基板上に形成する工程と、第１の基板を第１のパターンを圧接面として第２の基板に圧接する工程と、第１の基板を溶解、融解、蒸発、昇華または分解により第２の基板より除去し、第２の基板上に第１のパターンが反転した形状の微細な第２のパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の微細パターン形成方法の第２の構成によれば、第１のパターンを第１の基板から第２の基板に移植する際に、力がかからないので、基板との密着性の弱い第１のパターン材料でも使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の微細パターン形成方法の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態による微細パターンの形成方法を示した工程図である。まず転写するパターンを載せる基板１を用意する。基板１にはシリコン、ガラス、プラスチック、弾性体のゴムなどの種々の材料を用いることができる。この基板１の上に、微細なパターンを形成する。形成するパターンの材料は、有機物、無機物、金属な種々の材料を用いることができる。次に、微細なパターンを形成したい基板２を用意する。この基板２にもシリコン、ガラス、プラスチック、弾性体のゴムなどの種種の材料を用いることができる。そして、微細なパターンを搭載した基板１を、基板２に押し当て、ある一定の時間の後、基板１と基板２を剥離することにより、基板１上の微細なパターンが基板２上に転写される。この微細なパターンを転写する過程は、ナノ移植と呼ぶことができる。
【００１６】
基板２の上に、微細なパターンをより確実に転写するためには、図２に示すように、基板２の表面を微細なパターンとの接着力が強くなるような表面処理剤５で被覆することができる。また、転写後の密着性を上げ、長期間基板２の上に微細パターンを保持することが可能となる。さらに基板１の材料を、ある溶媒への溶解性の高い材料、もしくは熱により融解、蒸発、昇華する材料、さらには特定のガスやプラズマに対して分解する材料などで形成することにより、図３に示すように、基板１と基板２を剥離する工程が不要となる。この方法は微細なパターンと基板２との密着性が強くない場合にも有効でパターンの消失を防ぎ転写歩留まりを向上することに効果がある。
【００１７】
より具体的な例を、図４以後を用いて説明する。図４は、基板１としてシリコン基板を用い、微細なパターン３として有機物を用いた例である。さらにこの例では有機物として光露光用のレジストを用いている。シリコン基板は表面の平坦性は１００ｎｍ以下であり、特に微細なパターン３を転写する場合の基板として好都合である。図４（ａ）は矩形の７５０ｎｍ角、高さ４００ｎｍの角柱状のパターンを周期３ミクロンで配置している。図４（ｂ）は、直径９０ｎｍ、高さ４００ｎｍ、周期６００ｎｍで配置したピラーパターンである。光露光用レジストは光に感光する性質があるので、光露光により容易にシリコン基板上に微細パターンを形成することができる。電子線用レジストやその他の放射線用レジストを用いても同様である。このように微細パターンを形成した基板１をモールドと呼ぶことにする。基板２としてこの例ではシリコン基板を用いている。このように比較的固い基板を用いる場合は、表面の平坦性が良いことが望ましく、シリコン基板はこの要件に当てはまる。基板２の表面処理剤５としてはＰＭＭＡやＨＳＱを用いることができるが、本例では、基板２の表面に表面処理剤５としてＨＳＱを塗布した。ＨＳＱは塗布時に粘性が低いためスピンコートが可能であり平坦な塗布が可能である。塗布後５０℃で２０分間ベークする。ベークすることによりＨＳＱの溶媒が蒸発し粘性が増す。ＨＳＱは１００℃以上でベークすると擬似的な酸化シリコン膜になり固くなる。本発明では転写する材料により適正なベーク温度ならびにベーク時間を設定する。ベーク後、モールドのパターン３を基板２に押し当てる。本例では、圧力４．０ＭＰａで１分間押し当てた。この圧力ならびに時間は、転写する材料や面積、微細性、表面処理状態に応じて適当な圧力ならびに時間を設定する。押し当てた後、モールドと基板２を離すことにより、モールド上の微細パターンが基板２上に転写される。
【００１８】
転写した角柱の微細パターンを図５に、転写したピラーパターンを図６に示す。両者とも、微細パターンに大きな変形も無く転写されている。図６では、一部のピラーパターンに転写欠損がある。表面処理工程や押しつけ圧力ならびに時間を最適化することにより歩留まりの高い転写が達成できる。半導体や回折格子に使われるラインアンドスペースパターンの転写例を図７に示す。２００ｎｍ幅、２００ｎｍ周期、高さ４００ｎｍのパターンが歪み少なく転写されている。より複雑なパターンの転写例を図８に示す。パターンはこれまでと同様に光レジストパターンであるが、３００ｎｍ幅、高さ４００ｎｍの数字パターンが欠損無く転写できている。
【００１９】
転写する微細パターンの他の例として、金のパターン転写についとその実施例を述べる。図９はシリコン基板上に形成した金の微細パターンである。作製法はリフトオフ法であり、ポジ型レジストを用いる一般的な方法で形成した。幅は１．５ミクロン、高さは７０ｎｍである。この金のパターンを、ＨＳＱを表面に塗布してベーク処理したシリコン基板上に押しつけ転写した結果を図１０に示す。金の微細パターンがパターン歪み、位置歪みともほとんどなく転写されることが示されている。また同様に金の十字パターンを転写した結果を図１１に示す。幅５ミクロン、高さ７０ｎｍの金の微細パターンが歪み無く転写されていることがわかる。ＨＳＱを用いた場合は、転写後に、より高い温度で熱処理することにより密着性を高め、パターン保持能力を高くすることが可能である。
【００２０】
基板１は、転写後は不要となるので、パターンや基板２が溶解せず、基板１のみ溶解する溶媒を用いて、基板１を溶解することにより、剥離工程を経ずにパターン転写することができる。この場合、パターンに剥離時に力がかからないので、密着性の弱い材料の組み合わせでも転写することが可能となる。同様に、熱処理、バクテリア処理、反応性ガス処理、プラズマ処理、その他の処理により基板１のみを溶解、昇華、消化、分解することにより同様な効果を得ることができる。
【００２１】
基板１や基板２の材料は、実施例で述べたシリコン基板に限定されるものではなく、ガラス、ゴム、その他の種類の材料を用いることができる。基板１や基板２の形状は実施例で述べた平坦な基板に限らず曲面を持つものを用いることができる。この場合、基板の一方が平坦で一方が曲面の組み合わせも可能である。また基板の少なくとも一方が弾性または塑性変形するものであってもよい。基板１の上に形成するパターンの形成方法は、実施例で述べた感光性レジストを用いる方法やリフトオフ法に限らず、種々のパターン形成方法を用いることができる。またパターンを形成する材料は、本例の有機材料、金属材料に限定されるものではなく、その他、無機材料や誘電体材料を用いることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の微細パターン形成方法は、種々の材料を直接、所望の基板上に転写することにより形成することが可能であり、従来の方法では所望の基板上に形成できない材料や形成できない形状の基板上にも任意の材料でできたパターンを形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による微細パターンの形成方法を示した工程図である。
【図２】本発明の実施の形態による微細パターンの形成方法を示した工程図である。
【図３】本発明の実施の形態による微細パターンの形成方法を示した工程図である。
【図４】本発明によりモールド基板上に作製した有機材料の微細角柱パターンと微細ピラーパターンである。
【図５】本発明によりＨＳＱを塗布したシリコン基板に転写された有機材料の微細角柱パターンである。
【図６】本発明によりＨＳＱを塗布したシリコン基板に転写された有機材料の微細ピラーパターンである。
【図７】本発明によりＨＳＱを塗布したシリコン基板に転写された有機材料のラインアンドスペースパターンである。
【図８】本発明によりＨＳＱを塗布したシリコン基板に転写された有機材料の微細文字パターンである。
【図９】本発明によりモールド基板上に作製した金の線パターンである。
【図１０】本発明によりＨＳＱを塗布したシリコン基板に転写され有機材料の微細文字パターンである。
【図１１】本発明によりＨＳＱを塗布したシリコン基板に転写され金の十字パターンである。
【符号の説明】
１，２　　基板
３，４　　パターン
５　　表面処理剤
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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