(57)【要約】【課題】  磨耗に強い微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを提供すること。【解決手段】  微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ10、および該スタンプの作成方法を開示する。マイクロキャスティング法を用いて、基礎層11と、該基礎層11に接続された複数の極小形状部12を形成する。基礎層11と極小形状部12は、完全に一体であり、全体がシリコン単体（Ｓｉ）よりも硬い炭化ケイ素（ＳｉＣ）から作成される。その結果、この微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ10は、複数回の転写処理にわたって磨耗や破損に耐えることができるため、耐用寿命が長くなっている。耐用寿命が長くなった結果、耐用寿命を超えて製造コストを回収することが可能になるため、この微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ10は経済性が高くなっている。【選択図】  図９
2004160647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドリング基板(15)と、
前記ハンドリング基板(15)に接続された接着層(17)と、
前記接着層(17)に接続され、基準面(13)を有する、基礎層(11)と、
前記基礎層(11)に接続され、前記基準面(13)から外側へ延びる複数の極小形状部(12)と、
からなり、前記極小形状部(12)が転写形状を画定する外面を有し、前記基礎層(11)及び前記極小形状部(12)が完全一体に微細成形され、炭化ケイ素を含む材料から作成される、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)であって、
前記炭化ケイ素の硬さは、前記ナノインプリントスタンプ(10)が転写先の媒体(50)と繰り返し接触する間に前記極小形状部(12)の転写形状を維持する作用を持つ、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項２】
前記ハンドリング基板(15)は、ベアシリコンウェーハ、ポリシリコンコーティングウェーハ、シリコン酸化物コーティングシリコンウェーハ、及び窒化ケイ素コーティングシリコンウェーハからなるグループの中から選択された物質から作成される、請求項１の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項３】
前記接着層(17)は、タングステン、チタン、窒化チタン、コバルト、プラチナ、金、金とスズの合金、銀、及びケイ化物からなるグループの中から選択された物質を含む、請求項１の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項４】
前記極小形状部(12)が１．０μｍ未満の寸法（Ｗ，Ｌ，Ｈ）を有する、請求項１の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項５】
前記極小形状部(12)の寸法（Ｗ，Ｌ，Ｈ）が１００．０ｎｍ未満である、請求項１の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項６】
炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)を微細成形する方法であって、
基板層(21)の上に離型層(23)を形成するステップと、
前記離型層(23)の上に型枠層(25)を形成するステップと、
前記型枠層(25)をパターニングした後エッチングして、前記離型層(23)まで延びる極小の型穴(31)を形成するステップと、
前記極小の型穴(31)に炭化ケイ素を充填することにより、複数の極小形状部(12)と、該極小形状部(12)に接続された基礎層(11)を形成するステップと、
前記基礎層(11)を平坦化して実質的に平坦な表面(11s)を形成するステップと、
前記基礎層(11)の平坦な表面(11s)上に接着層(17)を形成するステップと、
前記接着層(17)が前記基礎層(11)及び前記ハンドリング基板(15)との機械的接合を形成するまで前記ハンドリング基板(15)及び前記基板層(21)に圧力Ｐ及び熱ｈを加えることにより、前記ハンドリング基板(15)を前記接着層(17)に接合するステップと、
前記基板層(21)の背面(21b)をパターニングした後エッチングして、前記離型層(23)まで延びる複数のスルーホール(22)を形成するステップと、
前記スルーホール(22)にエッチング剤を注入し、前記離型層(23)をエッチングして除去することで、前記基板層(21)を切り離すことにより、前記基板層(21)を取り除くステップと、
前記型枠層(25)をエッチングすることにより、前記極小形状部(12)及び前記基礎層(11)から前記型枠層(25)を除去するステップと、
からなる方法。
【請求項７】
前記型枠層(25)を形成した後、該型枠層(25)をエッチングしてその上部に実質的に平坦な表面(25s)を形成するステップ、をさらに含む請求項６の方法。
【請求項８】
炭化ケイ素ナノプリンティングスタンプ(10)を微細成形する方法であって、
基板層(21)上に型枠層(25)を形成するステップと、
前記型枠層(25)をパターニングした後エッチングして、前記基板層(21)まで延びる複数の極小の型穴(31)を形成するステップと、
前記極小の型穴(31)を炭化ケイ素を含む材料で充填することにより、複数の極小形状部(12)と、基礎層(11)とを形成するステップと、
前記基礎層(11)を平坦化して実質的に平坦な表面(11s)を形成するステップと、
前記基礎層(11)の平坦な表面(11s)上に接着層(17)を形成するステップと、
前記接着層(17)が前記基礎層(11)及びハンドリング基板(15)との機械的接合を形成するまでハンドリング基板(15)及び前記基板層(21)に圧力Ｐ及び熱ｈを加えることにより、ハンドリング基板(15)を前記接続層(17)に接合するステップと、
前記型枠層(25)から前記基板層(21)を除去するステップと、
前記型枠層(25)をエッチングして、前記極小形状部(12)及び前記基礎層(11)から前記型枠層(25)を除去するステップと、
からなる方法。
【請求項９】
前記型枠層(25)を形成した後、前記型枠層(25)を平坦化することにより、該型枠層(25)の上部に実質的に平坦な表面(25s)を形成するステップと、
【請求項１０】
前記基板層(21)を除去するステップは、前記型枠層(25)から前記基板層(21)が除去されるまで前記基板層(21)の背面(21b)を研削するステップを含む、請求項８の方法。
【請求項１１】
前記研削するステップは化学機械平坦化を含む、請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記除去およびエッチングのステップは、
前記基板層(21)の背面(21b)をパターニングした後エッチングして、その中に前記型枠層(25)まで延びる複数のスルーホール(22)を形成するステップと、
前記スルーホール(22)にエッチング剤を注入して前記型枠層(25)をエッチングで取り除くことにより、前記基板層(21)を切り離すステップと、
を含む、請求項８の方法。
【請求項１３】
炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ(10)を微細成形する方法であって、
型枠層(25)をパターニングした後エッチングして、その中に複数の極小の型穴(31)を形成するステップと、
前記型穴(31)に炭化ケイ素を含む物質を充填することにより、複数の極小形状部(12)と、該複数の極小形状部に接続された基礎層(11)とを形成するステップと、
前記基礎層(11)を平坦化して実質的に平坦な表面(11s)を形成するステップと、
前記基礎層(11)の平坦な表面(11s)上に接着層(17)を形成するステップと、
前記接着層(17)が前記基礎層(11)及びハンドリング基板(15)との機械的接合を形成するまでハンドリング基板(15)及び前記型枠層(25)に圧力Ｐ及び熱ｈを加えることにより、ハンドリング基板(15)を前記接着層(17)に接合するステップと、
前記基礎層(11)から前記型枠層(25)を除去するステップと、
からなる方法。
【請求項１４】
前記型枠層(25)を除去するステップは、前記型枠層(25)を選択的にエッチングすることにより、前記基礎層(11)から前記型枠層(25)を切り離すステップを含む、請求項１３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、炭化ケイ素から硬化ナノインプリントスタンプを形成する方法およびその構造に関する。詳しくは、本発明は、マイクロキャスティング法を用いて硬化ナノインプリントスタンプを形成する方法およびその構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノインプリンティングリソグラフィは、極小パターン（数十ナノメートル程度）を得るための将来性のある技術である。極小パターンを形成する際の重要なステップは、スタンプで転写したい極小パターンに対して相補形状を成すパターンを有するインプリントスタンプをまず形成することである。
【０００３】
図１ａに示すように、従来のナノインプリンティングリソグラフィプロセスは、複数の転写パターン２０２が形成されたインプリントスタンプ２００を使用する。図１ｂに示すように、転写パターン２０２は簡単なラインと空間のパターンからなり、複数のライン２０４はライン間が空間２０６で分離されている。転写パターン２０２は基板２１１によって支持されている。インプリントスタンプ２００を特別に設計されたマスク層２０３に押圧することにより（破線の矢印２０１を参照）、マスク層２０３の厚さが転写パターン２０２（図１ａを参照されたい）に応じて変化し、転写パターン２０２がマスク層２０３に複製される。
【０００４】
マスク層２０３は通常、ポリマーなどの材料から形成される。たとえば、マスク層２０３には、フォトレジスト材料を用いることができる。マスク層２０３は支持基板２０５上に堆積される。ステップ・アンド・リピートプロセスを用いて転写パターン２０２をマスク層２０３に繰り返し押圧し、マスク層２０３の全面が覆われるまで転写パターン２０２をマスク層２０３に複製する。
【０００５】
図２に示すように、このステップ・アンド・リピートプロセスにより、マスク層２０３には、転写パターン２０２に対して相補形状を成す複数の極小の圧痕２０７ができる。次に、図３に示すように、マスク層２０３を異方性エッチング（すなわち、極めて方向性の強いエッチング）を施し、マスク層２０３に極小パターン２０９を形成する。通常、支持基板２０５、またはマスク層２０３と支持基板２０５との間に設けられたもう1つの層（図示せず）が、異方性エッチングのエッチストップとして機能する。
【０００６】
図４では、各ライン２０４は、対向する側面２０４ｓと、上面２０４ｔと、対向する前面２０４ｆと、エッジ２０４ｅとを有する。各ライン２０４はライン間が空間２０６で分離されている。一般に、インプリントスタンプ２００はシリコン（Ｓｉ）などの材料から形成される。たとえば、基板２１１にはシリコンウェーハを用いることができ、ライン−空間機構（２０４、２０６）は、シリコン（Ｓｉ）やポリシリコン（α−Ｓｉ）から作成することができる。ナノインプリントスタンプの材料の選択としてシリコンを選択した理由は、シリコンを用いた構造および回路を製造するためのマイクロエレクトロニクスプロセスがしっかりと確立されており、シリコンは手頃な価格で容易に購入することができるからである。
【０００７】
しかしながら、従来のインプリントスタンプ２００の欠点の１つは、シリコンが軟らかい物質であるため、マスク層２０３に押圧するステップの繰り返しにより、破損、損傷および摩耗を受けやすいことである。図４において、ライン２０４のＥ−Ｅの部分は、押圧するステップの繰り返しによる摩耗、破損、および損傷を特に受けやすい。図５は、図４のＥ−Ｅの部分の拡大図であり、エッジ２０４ｅ、上面２０４ｔ、側面２０４ｓ、および前面２０４ｆが、マスク層２０３に対してわずか数回押圧しただけで、摩耗Ｗの影響を特に受けやすいことを示している。
【０００８】
図６において、インプリントスタンプ２００をマスク層２０３に押圧し（２０１）、ライン形状部２０４がマスク層２０３中に位置するようにする。押圧ステップの繰り返しによって、ライン形状部２０４のエッジ２０４ｅと上面２０４ｔに、符号Ｗで示すような摩耗、損傷、および破損が生じる。押圧ステップがわずか１０回以下であっても、インプリントスタンプ２００は、安定した、反復可能な、正確な転写パターン２０９を形成することができないところまで磨耗してしまう場合がある。
【０００９】
図７ａおよび図７ｂはライン形状部２０４の摩耗を示す詳細図であり、ライン形状部２０４のエッジ２０４ｅおよび上面２０４ｔの部分はマスク層２０３と最初に接触する部分であり、押圧方向（２０１）に対して実質的に垂直な面を有しているので、それらの部分で摩耗が最も深刻であるということを示している。したがって、図８ａおよび図８ｂに示すように、ライン形状部２０４は、マスク層２０３に対してわずか数回押圧しただけで、図８ａに示す理想的なライン形状２０４から図８ｂに示す摩耗したライン形状２０４へと急激に劣化する。
【００１０】
インプリントスタンプ２００の製造は、インプリンティングリソグラフィプロセス全体の中で、最も重要で、最もコストのかかるステップの１つである。従来のインプリントスタンプ２００のもう1つの欠点は、インプリントスタンプ２００の製造コストを正当化するために必要な回数の押圧ステップを実施する前にインプリントスタンプ２００が破損してしまったり、磨耗しきってしまったり、あるいはその両方が生じたりすることが原因で、インプリントスタンプ２００の製造コストを回収することができない、ということである。したがって、従来のインプリントスタンプ２００は製造が経済的でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的の一つは、摩耗、損傷、および破損に耐え得る極小のインプリントスタンプを提供することである。本発明の他の目的は、複数回の押圧ステップにわたって安定した、反復可能な、正確な転写パターン２０９が維持されるインプリントスタンプを提供し、製造コストを回収できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは、従来のナノインプリントスタンプに関する上記の欠点および制限を解決する。本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは、従来のナノインプリントスタンプのシリコン材料と異なり、インプリントスタンプの材料として炭化ケイ素を用いるので、より強く、より丈夫である。
【００１３】
本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは、耐用時間が長くなる。したがって、本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは、シリコンから形成される従来のナノインプリントスタンプと異なり、摩耗、破損、あるいは損傷を生じることなく多数の押圧サイクルに耐えることができるので、その製造コストを回収することができる。
【００１４】
本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面とともに、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に記載する詳細な説明および図面の幾つかにおいて、同一の構成要素は同一の符号で参照する。
【００１６】
例示目的の図面に示すように、本発明は、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ、または該炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを微細成形する方法として実施される。この微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは、ハンドリング基板と、ハンドリング基板に接続された接着層と、接着層に接続された基礎層とを含み、基礎層は、基準面と、基礎層に接続され基準面から外側に延びる複数の極小形状部とを有する。各極小形状部は、転写形状を画定する外面を有する。基礎層および極小形状部は全体が炭化ケイ素を含む材料から形成され、基礎層と極小形状部は完全に一体に微細成形される。すなわち、それらは単一要素すなわち一体として形成される。
【００１７】
微細成形された炭化ケイ素製の極小形状部は、従来のナノインプリントスタンプのシリコン製の極小形状部よりも耐久性があり、弾性があり、硬いので、費用効率が高い。従って、本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは、耐用時間が長く、その有効耐用時間が終わる前に製造コストを回収することができる。
【００１８】
本発明の炭化ケイ素（ＳｉＣ）製の極小形状部はシリコン（Ｓｉ）単体よりも硬い物質であり、押圧ステップを繰り返す間その転写形状を維持することができ、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプによって転写される媒体に、反復可能な、安定した、寸法の正確な転写を行なうことができるので、本発明の炭化ケイ素ナノインプリントスタンプは従来のシリコン製ナノインプリントスタンプよりも正確である。
【００１９】
図９において、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０は、ハンドリング基板１５と、ハンドリング基板１５に接続された接着層１７と、接着層１７に接続された基礎層１１とを含む。基礎層１１は、基準面１３と、基礎層に接続され、基準面１３から外側に延びる複数の極小形状部１２とを有する。極小形状部１２は、転写形状を画定する外面を有する。この転写形状は、極小形状部１２間で同じものにしてもよいし、異なるものにしてもよい。たとえば、転写形状は極小形状部１２の寸法によって決めることができ、極小形状部１２の各々の幅Ｗ、長さＬ、および高さＨなどにより決めることができる。極小形状部１２が長方形の転写形状をもつものとして図示されているが、本発明を本明細書に例示した転写形状に限定されるものとして解釈すべきではなく、転写形状が長方形である必要はない。
【００２０】
図９および図１０は、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０を用いて媒体（図示せず）に転写すべき転写パターンを画定する極小形状部１２を、ベース表面１３とともに示す図である。たとえば、極小形状部１２間の空間Ｓは転写パターンの一部とすることができ、極小形状部１２と空間Ｓによって媒体に転写すべきライン−空間パターンを画定するようになっている。
【００２１】
図１０は、長方形または正方形の転写形状の場合、極小形状部１２の外面が、対向する側面１２ｓと、上面１２ｔと、前面１２ｆと、背面１２ｂと、エッジ１２ｅとを有することを示している。転写形状が長方形や正方形以外の形状である場合、極小形状部１２は上記の表面を有しない場合もある。極小形状部１２と基礎層１１は、完全に一体になっている。すなわち、それらは、以下で説明するマイクロキャスティングプロセスにより一体として形成される単一要素である。極小形状部１２と基礎層１１はいずれも、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む材料から形成される。極小形状部１２および基礎層１１の材料は主に炭化ケイ素であるが、この炭化ケイ素は他の物質、すなわち微量の他の物質を含んでもよい。たとえば、この炭化ケイ素は、ドーパント物質として窒素（Ｎ）原子を含むことができる。
【００２２】
ハンドリング基板１５は、限定はしないが、ベアシリコンウェーハ、ポリシリコン（α−Ｓｉ）コーティングシリコンウェーハ、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）コーティングシリコンウェーハ、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）コーティングシリコンウェーハなど、種々の材料から形成することができる。マイクロエレクトロニクスの処理で使用される装置がシリコンウェーハを処理するのに非常に適しており、シリコンウェーハが容易に入手することができる低コストの材料であり、シリコンウェーハがウェーハ接合処理について優れた基板材料であるという理由から、ハンドリング基板１５にシリコンウェーハを使用するのはよい選択である。
【００２３】
ハンドリング基板１５には種々の材料を用いることができるが、ハンドリング基板１５は基礎層１１を支持する必要があり、割れや歪みを生じることなく多数回の転写処理に耐えられるものでなければならないので、選択される材料は耐久性のある材料にする必要がある。また、ハンドリング基板１５は、基礎層１１、極小形状部１２、および基準面１３を破壊したり損傷させたりすることなく処理装置で取り扱うことができるものでなければならない。
【００２４】
接着層１７には、限定はしないが、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、コバルト（Ｃｏ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、金とスズの合金（ＡｕＳｎ）、銀（Ａｇ）、およびそれらの金属をハンドリング基板１５のシリコンでケイ化したケイ化物などの材料を用いることができる。たとえば、接着層１７には、ケイ化タングステン（ＷＳｉ2）を用いることができる。以下で説明するように、接着層１７は、基礎層１１とハンドリングウェーハ１５とを機械的に接続するものである。ハンドリング基板１５にシリコンを選択した場合、上記物質の中から１つを選択することにより、接着層１７とハンドリング基板１５との間の境界面に、ケイ化物接合を形成することができる。ウェーハ接合プロセスを用いてハンドリング基板１５と基礎層１１との間にそのケイ化物接合を形成し、接着層１７が接合物質として働くようにすることが好ましい。
【００２５】
極小形状部１２、および極小形状部１２間の空間Ｓの実際の寸法は、応用形態によって異なり、極小形状部１２および空間Ｓを画定するために用いられるリソグラフィシステムのリソグラフィ限界によっても異なる。しかしながら、その寸法は約１．０μｍ未満であり、通常はナノメートルスケールであり、従って約１００.０ｎｍ未満である。
【００２６】
図１１ａにおいて、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０によって転写される媒体５０は、基板５１によって支持されたインプリント媒体５３を含む。微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０は、転写先の媒体５３と接触された状態で押圧される（破線矢印Ｕを参照）。たとえば、微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０および／または媒体５０は、互いに接触した状態で押圧することができる。使用する圧力の大きさは応用形態によって異なり、転写先の媒体５３の材料によっても異なるであろう。たとえば、転写先の媒体５３としては、フォトレジストなどのポリマー材料を用いることができる。
【００２７】
図１１ｂは、転写先の媒体５３へ押圧されて接触状態になった微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０を示している。極小形状部１２は、圧力の影響を受け、各々の外面全体にわたって磨耗される。特に、エッジ１２ｅ、対向する側面１２ｓ、上面１２ｔ、前面１２ｆ、背面１２ｂ、およびベース表面１３などの様々な接触点ＣPの辺りが磨耗する。転写処理中は、約３００ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉ（≒２０６８ｋＰａ〜２７５８ｋＰａ）以上の圧力にするのが一般的である。したがって、極小形状部１２が摩耗、破損、または損傷する可能性は、本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０の硬い炭化ケイ素材料によって低減されるため、極小形状部１２は、全般に摩耗に強く、特に上記の接触点ＣPの辺りで摩耗に強いものになっている。
【００２８】
図１２ａ〜図１８は、炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０を微細成形する方法を示す図であり、基板２１の表面２１ｓ上に離型層２３を形成するステップを含んでいる。離型層２３は、限定はしないが、化学蒸着堆積法（ＣＶＤ）、物理蒸着堆積法（ＰＶＤ）、およびスパッタリングなどの処理を用いて堆積させることができる。離型層２３は、約数μｍ以下の厚さにすることができる。基板２１には、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）、単結晶シリコン、およびシリコンウェーハなどの材料を用いることができる。離型層２３は、限定はしないが、表１に示す材料から形成することができる。
【００２９】
【表１】
2004160647.tif 000003
【００３０】
図１２ｂにおいて、離型層２３の表面２３ｓに型枠層２５を形成する。型枠層２５の材料は、容易に堆積させることができ、容易にエッチングすることができ、さらにナノメートルスケールの形状でパターニングできるものでなければならない。型枠層２５は実質的に平坦な基板２１または離型層２３の上に均一な堆積速度で堆積させ、型枠層２５の表面２５ｓが平滑で、実質的に平坦になるようにすることが好ましい。型枠層２５は、限定はしないが、ＣＶＤ、ＰＶＤ、およびスパッタリングなどの処理を用いて堆積させることができる。型枠層２５に適した材料としては、限定はしないが、表２に示す材料が挙げられる。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
図１２ｃでは、マスク２４を用いて型枠層２５にリソグラフのパターニングを施した後、エッチングを行い、離型層２３まで延びる複数の極小の型穴３１を形成している。離型層２３の材料は、型枠層２５をエッチングするのに使用される物質に対して離型層２３がエッチストップとして働くような材料から選択することができる。
【００３３】
たとえば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの等方性エッチングプロセスを用いて、極小の型穴３１を形成することができる。反応性イオンエッチングは、極小の型穴３１の垂直な側壁面を形成するのに非常に適していて、極小の型穴３１内に形成される極小形状部１２の所望の転写形状が長方形または正方形の転写形状である場合に特に適している。
【００３４】
型枠層２５のパターニングは、周知のマイクロエレクトロニクス・フォトリソグラフィプロセスを用いて行なうことができる。たとえば、マスク２４には、フォトレジスト材料からなるパターニングされた層を用いることができる。図１３において、極小の型穴３１は、型枠層の上面２５ｓから離型層２３の上面２３ｓまで延びている。極小の型穴３１の寸法は、同じものにしてもよいし、図１３に示すように型穴間で異なるものにしてもよい。極小の型穴３１の実際の寸法は、応用形態によって異なり、極小形状部１２について上で述べたように、約１．０μｍ、好ましくは約１００ｎｍ以下の寸法が、極小の型穴３１の通常の値であろう。なぜなら、極小形状部１２の転写形状は、極小形状部１２を内部に微細成形する極小の型穴３１によって決まるからである。
【００３５】
図１４ａでは、極小の型穴３１を炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む材料で完全に充填している。極小の型穴３１を満たしている炭化ケイ素の部分は複数の極小形状部１２を形成している一方、炭化ケイ素の残りの部分は極小形状部１２に接続された基礎層１１を形成している。図１４ｂでは、基礎層１１を平坦化し（線Ｆ−Ｆを参照）、実質的に平坦な表面１１ｓを形成している。化学機械平坦化（ＣＭＰ）などのプロセスを用いて、基礎層１１を平坦化し、線Ｆ−Ｆに沿って実質的に平坦な表面を形成することができる。
【００３６】
図１５では、基礎層１１の平坦な表面１１ｓ上に接着層１７が形成されている。接着層１７は、限定はしないが、ＣＶＤ、ＰＶＤ、およびスパッタリングなどの処理を用いて堆積させることができる。接着層１７に適した材料としては、限定はしないが、表３に示すような材料が挙げられる。
【００３７】
【表３】
2004160647.tif 000005
【００３８】
図１６ａにおいて、ハンドリング基板１５と基板層２１に圧力Ｐおよび熱ｈを加えることにより、ハンドリング基板１５を接着層１７に接合する。熱ｈおよび圧力Ｐは、接着層１７が基礎層１１とハンドリング基板１５との間に機械的接合を形成するまで加え続ける。この接合を形成するのに必要となる圧力Ｐおよび熱ｈの大きさは、応用形態によって異なり、基礎層１１、接着層１７、およびハンドリング基板１５に選択された材料によっても異なるであろう。たとえば、金−スズ（ＡｕＳｎ）合金ウェーハ接合の場合、圧力Ｐは４インチウェーハの全面にわたって約５，０００ｌｂｓ（即ち、≒６４ｐｓｉ（≒４４１ｋＰａ））であり、加える熱ｈは約３２０℃である。別の例として、酸化物−酸化物ウェーハ接合の場合、加える熱ｈは約１１００℃であり、圧力Ｐは約１気圧である（すなわち、圧力は加えない）。ハンドリング基板１５に適した材料は、図９および図１０を参照して上で説明した材料と同じである。
【００３９】
図１６ｂでは、基板層２１の背面２１ｂにリソグラフのパターニングを施した後（たとえば、マスク２８を通して）、エッチングを行い、離型層２３まで延びる複数のスルーホール２２を形成している。たとえば、反応性イオンエッチングを用いて、このスルーホール２２を形成することができる。スルーホール２２を形成した後、スルーホール２２内にエッチング材を注入して離型層をエッチングによって除去し、基板層２１を切り離す。離型層２３のエッチングには、フッ化水素（ＨＦ）溶液または蒸気を用いることができる。たとえば、フッ化水素のエッチング液は、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＴＥＯＳなどの物質から形成されたシリコン酸化物（ＳｉＯ2）製の離型層をエッチングすることができる。
【００４０】
図１７では、型枠層２５の残りの部分をエッチングして、極小形状部１２および基礎層１１から型枠層２５を除去している。型枠層２５のエッチングには、フッ化水素（ＨＦ）溶液または蒸気を用いることができる。
【００４１】
図１８は、型枠層２５を除去した後に残るものが、本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０であることを示している。この微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０は、図１１ａおよび図１１ｂを参照して先に説明したように、極小形状部１２をインプリント媒体５３に転写するために繰り返し用いることができる。転写処理の結果、極小形状部１２によって、ナノメートルスケールの形状が転写先の媒体５３に転写される。
【００４２】
図１９ａ〜図２２に示すように、本発明の一実施形態では、上記の離型層２３を省略し、代わりに、図１９ａに示すように基板層２１上に型枠層２５を直に形成する場合がある。型枠層２５の材料は、容易に堆積させることができ、容易にエッチングすることができ、さらにナノメートルスケールの形状をパターニングできるものでなければならない。型枠層２５は基板２１上に均一な堆積速度で堆積させ、型枠層の表面２５ｓが平滑で、実質的に平坦になるようにすることが好ましい。
【００４３】
図１９ｂでは、その後、型枠層２５を上記のようにパターニングおよびエッチングして、基板層２１まで延びる複数の極小の型穴３１を形成している。基板層２１は、型枠層２５をエッチングするのに使用される物質に対して、エッチストップとして機能する。基板層２１の材料は先に説明したものと同じ材料でよく、型枠層２５は表２を参照して上で述べた材料から形成することができる。
【００４４】
図２０では、極小の型穴３１が基板層２１まで延びていて、上で説明したように、極小の型穴３１の寸法は、同じものにしてもよいし、型穴間で異なるものにしてもよい。
【００４５】
そして、図１４ａ〜図１６を参照して上で説明したのと同じようにして、型枠層２５上に、炭化ケイ素を含む材料からなる基礎層１１および複数の極小形状部１２を形成する。基礎層１１を平坦化した後、基礎層１１の平坦な表面１１ｓ上に接着層１７を形成する。次に、図２１に示すように、ハンドリング基板１５が接着層１７に機械的に接合されるまで熱ｈおよび圧力Ｐを加えることにより、ハンドリング基板１５を接着層１７に接合する。接着層１７の材料としては、表３を参照して上で述べたものと同じ材料を用いることができる。
【００４６】
図２２において、基板層２１が型枠層２５から除去されるまで基板層２１の背面２１ｂを研削することにより、基板層２１を型枠層２５から除去することができる。たとえば、ＣＭＰのようなプロセスを用いて、基板層２１を研削して除去することができる。次に、型枠層２５を選択的エッチングによって除去し、基礎層１１を切り離す。型枠層２５のエッチングには、フッ化水素（ＨＦ）溶液または蒸気を用いることができる。
【００４７】
代替方法としては、基板層２１の背面２１ｂをパターニングし、その後エッチングして、その中に型枠層２５まで延びる複数のスルーホール２２を形成することにより、基板層２１を型枠層２５から除去することもできる（図１６を参照）。次に、ＨＦなどの選択性エッチング液をスルーホール２２に注入し、型枠層２５をエッチングすることにより、基板層２１と、極小形状部１２および基礎層１１とを同様に切り離すことができる。図１８に示すように、型枠層２５を除去した後に残るのは、本発明の微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ１０である。
【００４８】
図２３ａ〜図２５に示すように、本発明のさらに別の実施形態では、実質的に平坦な表面２５ｓを有する型枠層２５にパターニング２４を施し（図２３ａを参照）、その後エッチングし、その中に複数の極小の型穴３１を形成する（図２３ｂを参照）。型枠層２５は、表２を参照して上で述べた材料から形成することができる。
【００４９】
図２３ｃでは、上記のように極小の型穴３１に炭化ケイ素を含む材料を充填することにより、複数の極小形状部１２および基礎層１１を形成している。その後、基礎層１１を平坦化し（破線Ｆ−Ｆを参照）、その上に実質的に平坦な表面１１ｓを形成する（図２４を参照）。図２４では、上記のように、実質的に平坦な表面１１ｓ上に接着層１７を形成している。次に、図２５ａでは、同じく上記のように、熱ｈおよび圧力Ｐをかけることにより、ハンドリング基板１５を接着層１７に接合している。型枠層２５が基礎層１１から切り離されるまで、すなわち溶解されるまで、型枠層２５を選択的にエッチングすることにより、型枠層２５を基礎層１１から除去することができる。型枠層２５の材料の選択的エッチングには、ドライエッチングまたはウエットエッチングなどの選択性エッチングプロセスを用いることができる。代替方法として、図２５ｂでは、型枠層２５の背面２５ｂを研削して（たとえば、ＣＭＰを用いて）型枠層２５の厚さを減らし、型枠層２５の薄い層だけが極小形状部１２の上面１２ｔを覆うようにしている。基礎層１１から型枠層２５の残りの部分を選択的に除去するのには、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの選択性エッチングプロセスを用いることができる（図１８を参照）。接着層１７の材料としては、表３を参照して上で述べたものと同じ材料を用いることができる。また、ハンドリング基板１５の材料も、上で述べたものと同じ材料を用いることができる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を開示および説明してきたが、本発明が説明および図示された特定の形態や部品配置に限定されることはない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】従来のインプリントスタンプを示す外形図である。
【図１ｂ】従来の転写パターンを示す平面図である。
【図２】図１ａの従来のインプリントスタンプによって内部に極小の圧痕が形成された従来のマスク層を示す外形図である。
【図３】異方性エッチングステップの後の、図２の従来のマスク層を示す外形図である。
【図４】マスク層に押圧される従来のインプリントスタンプを示す側面図である。
【図５】従来のインプリントスタンプにおいて摩耗、破損、または損傷を最も受けやすい部分を示す詳細図である。
【図６】マスク層に押圧された従来のインプリントスタンプを示す断面図である。
【図７ａ】図６の押圧ステップの結果、従来のインプリントスタンプに生じる摩耗を示す図である。
【図７ｂ】図６の押圧ステップの結果、従来のインプリントスタンプに生じる摩耗を示す図である。
【図８ａ】わずか数回の押圧サイクルで従来のインプリントスタンプの摩耗が急激に進行することを示す図である。
【図８ｂ】わずか数回の押圧サイクルで従来のインプリントスタンプの摩耗が急激に進行することを示す図である。
【図９】本発明による複数の炭化ケイ素製極小形状部を有する微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを示す外形図である。
【図１０】本発明による炭化ケイ素基礎層および複数の炭化ケイ素極小形状部を示す外形図である。
【図１１ａ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを用いた転写処理を示す断面図である。
【図１１ｂ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを用いた転写処理を示す断面図である。
【図１２ａ】本発明による微細成形用の型枠を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図１２ｂ】本発明による微細成形用の型枠を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図１２ｃ】本発明による微細成形用の型枠を形成する方法の一工程を示す断面図である。
【図１３】本発明による複数の極小の型穴を示す上面の外形図である。
【図１４ａ】本発明による炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを微細成形する方法の一工程を示す断面図である。
【図１４ｂ】本発明による炭化ケイ素インプリントスタンプを微細成形する方法の一工程を示す断面図である。
【図１５】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを分離する方法の一工程を示す断面図である。
【図１６ａ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを分離する方法の一工程を示す断面図
【図１６ｂ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを分離する方法の一工程を示す断面図である。である。
【図１７】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを分離する方法の一工程を示す断面図である。
【図１８】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを分離する方法の一工程を示す断面図である。
【図１９ａ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成する代替方法の一工程を示す断面図である。
【図１９ｂ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成する代替方法の一工程を示す断面図である。
【図２０】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成する代替方法の一工程を示す断面図である。
【図２１】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成する代替方法の一工程を示す断面図である。
【図２２】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成する代替方法の一工程を示す断面図である。
【図２３ａ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成するさらに別の方法の一工程を示す断面図である。
【図２３ｂ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成するさらに別の方法の一工程を示す断面図である。
【図２３ｃ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成するさらに別の方法の一工程を示す断面図である。
【図２４】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成するさらに別の方法の一工程を示す断面図である。
【図２５ａ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成するさらに別の方法の一工程を示す断面図である。
【図２５ｂ】本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプを形成するさらに別の方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  本発明による微細成形炭化ケイ素ナノインプリントスタンプ
１１  基礎層
１２  極小形状部
１３  基準面
１５  ハンドリング基板
１７  接着層
２１  基板
２２  スルーホール
２３  離型層
２５  型枠層
５０  媒体
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
2004160647.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004160647.tif 000011
【図６】
2004160647.tif 000012
【図７ａ】
2004160647.tif 000013
【図７ｂ】
2004160647.tif 000014
【図８ａ】
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【図８ｂ】
2004160647.tif 000016
【図９】
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【図１０】
2004160647.tif 000018
【図１１ａ】
2004160647.tif 000019
【図１１ｂ】
2004160647.tif 000020
【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
2004160647.tif 000024
【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
2004160647.tif 000030
【図１８】
2004160647.tif 000031
【図１９ａ】
2004160647.tif 000032
【図１９ｂ】
2004160647.tif 000033
【図２０】
2004160647.tif 000034
【図２１】
2004160647.tif 000035
【図２２】
2004160647.tif 000036
【図２３ａ】
2004160647.tif 000037
【図２３ｂ】
2004160647.tif 000038
【図２３ｃ】
2004160647.tif 000039
【図２４】
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【図２５ａ】
2004160647.tif 000041
【図２５ｂ】
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