(57)【要約】【課題】良好な形状を有するパターンが得られる半導体装置の製造方法および製造効率の良い半導体装置製造用モールドを提供する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板５の表面上に、加熱により架橋する材料を含むレジスト６を形成する工程と、パターン４の形成されたモールド１をレジスト６に押し付ける工程と、モールド１をレジスト６に押し付けた状態で、レジスト６を加熱する工程と、レジスト６を除去することにより、レジスト６をパターニングする工程とを備えている。モールド１の触媒層３は、重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含んでいる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面上に、加熱により架橋反応を起こす材料を含むレジストを形成する工程と、
パターンの形成されたモールドを前記レジストに押し付ける工程と
前記モールドを前記レジストに押し付けた状態で、前記レジストを加熱する工程と、
前記レジストを除去することにより、前記レジストをパターニングする工程とを備え、
前記モールドは、前記レジストに押し付ける表面に重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記モールドは、前記レジストに押し付ける表面に白金、酸化ルテニウム、酸化チタンまたは酸化タングステンよりなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記レジストを加熱する工程において、前記レジストは１２０℃以上２４０℃以下の温度に加熱されることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レジストを加熱する工程は、前記モールドを加熱することにより行なわれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記レジストを形成する工程は、前記レジストを予熱する工程を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
レジストにパターンを形成するために前記レジストに押し付ける半導体装置製造用モールドであって、
前記レジストに押し付ける表面に重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする、半導体装置製造用モールド。
【請求項７】
前記モールドは、前記レジストに押し付ける表面に白金、酸化ルテニウム、酸化チタンまたは酸化タングステンよりなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする、請求項６に記載の半導体装置製造用モールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置製造用モールドに関するものであり、特に、パターンの形成されたモールドを、基板上に塗布されたレジストに押し付けてレジストパターンの形成を行なうナノインプリントリソグラフィ技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のナノインプリントリソグラフィ技術が、たとえば特開２０００−２３２０９５号公報（特許文献１）に開示されている。上記公報に開示された半導体装置の製造方法は以下の通りである。
【０００３】
凸型のパターンを有する炭化シリコンよりなるモールドが準備される。次に、このモールドを半導体ウエハ上に形成されたレジストに押し付けることにより、圧痕のパターンがレジストに転写される。そして、材料選択性の低いドライエッチング法でレジスト膜および半導体装置表面がエッチングされ、レジストが除去される。これにより、半導体装置表面にパターンが形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２３２０９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のナノインプリントリソグラフィ技術においては、モールドを離脱する際にレジストがモールドに付着して剥離しやすい（離型性が悪い）。これにより、レジストに不良形状のパターンが形成され、半導体装置の歩留まりが低下するという問題があった。また、上記従来のナノインプリントリソグラフィ技術においては、モールドに付着したレジストを除去するために、パターンを形成するたびにモールドを洗浄する必要があった。このため、半導体装置の製造効率が悪くなるという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の一の目的は、良好な形状を有するパターンが得られる半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、製造効率の良い半導体装置製造用モールドを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面上に、加熱により架橋する材料を含むレジストを形成する工程と、パターンの形成されたモールドをレジストに押し付ける工程と、モールドをレジストに押し付けた状態で、レジストを加熱する工程と、レジストを除去することにより、レジストをパターニングする工程とを備えている。モールドは、レジストに押し付ける表面に重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜４は、本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００１１】
図１を参照して、まずモールド基板２と触媒層３よりなるモールド１（半導体装置製造用モールド）が準備される。また、半導体基板５上にはレジスト６が形成されている。モールド１においては、モールド基板２の上に触媒層３が形成されている。モールド基板２および触媒層３には、凹部４ａと凸部４ｂよりなるパターン４が形成されている。この構成により、モールド１において、レジスト６に押し付ける表面が触媒層３で形成される。
【００１２】
モールド１は、たとえば以下の方法で製造される。すなわち、たとえばシリコン、炭化シリコンまたは金属などよりなるモールド基板２に、通常の写真製版技術およびエッチング技術により凹部４ａおよび凸部４ｂが形成される。そして、モールド基板２の凹部４ａおよび凸部４ｂの表面全体を覆うように、触媒層３が形成される。触媒層３は、重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなり、好ましくは、白金、酸化ルテニウム、酸化チタンまたは酸化タングステンよりなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなる。触媒層３は、たとえば蒸着法やスパッタ法により形成される。
【００１３】
レジスト６としては、たとえばＴＤＵＲ−Ｎ９０８（東京応化製）、ＳＡＬ６０１（Ｓｈｉｐｌｅｙ製）、ＵＶ２ＨＳ（Ｓｈｉｐｌｅｙ製）、ＵＶ６（Ｓｈｉｐｌｅｙ製）などの加熱により架橋する材料を含むものが用いられる。
【００１４】
次に、半導体基板５およびレジスト６がたとえば６０℃以上１２０℃以下に予熱される。これにより、レジスト６中に含まれる低温で蒸発する溶媒が除去される。
【００１５】
図２を参照して、パターン４が形成されたモールド１が、たとえば１０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の荷重でレジスト６に押し付けられる。これにより、レジスト６にパターン（凸部）１１ａと残渣部（凹部）１１ｂとが転写される。
【００１６】
次に、モールド１をレジスト６に押し付けた状態で、レジスト６がたとえば１２０℃以上２４０℃以下の温度に加熱される。これにより、レジスト６は、触媒層３を触媒として酸を発生し、この酸を触媒として架橋反応を起こす。これにより、レジスト６を構成する分子が橋渡しのように結合して網目状の分子構造を形成する。その結果、レジスト６が硬化し、体積が若干収縮する。
【００１７】
ここで、レジスト６の加熱は、モールド１を加熱することにより行なわれてもよい。このような方法によれば、加熱したモールド１を押し付けた部分のみでレジスト６の架橋反応が促進される。この場合、たとえばモールド１の触媒層３に電流が流され、それにより発生するジュール熱などでモールド１は加熱される。
【００１８】
図３を参照して、レジスト６がたとえば４０℃以上８０℃以下の温度に降温された後、モールド１がレジスト６から離脱される。
【００１９】
図４を参照して、たとえば酸素でレジスト６を全体的にアッシングすることにより、レジスト６の残渣部１１ｂが除去され、半導体基板５の表面上にレジスト６のパターン１１ａが形成される。
【００２０】
本実施の形態における半導体装置の製造方法によれば、モールド１がレジスト６に押し付けられる際に、モールド１に形成された触媒層３とレジスト６とが接触した状態で、レジスト６が加熱される。これにより、レジスト６は架橋反応を起こして硬化し、体積が若干収縮する。その結果、レジスト６とモールド１との間にわずかな隙間が生じるので、モールド１を離脱する際に、レジスト６がモールド１に付着して剥離することが抑止される。したがって、良好な形状を有するパターン１１ａが得られる。
【００２１】
なお、本実施の形態で用いられるレジスト６は、触媒が接触され、加熱されることによって架橋反応を起こす性質を有している。したがって、露光によって架橋反応を起こすレジストを用いた場合と比較して、露光光の波長の制約を受けることなくパターン１１ａの微細化が可能である。
【００２２】
本実施の形態における半導体装置の製造方法において好ましくは、モールド１の触媒層３は、白金、酸化ルテニウム、酸化チタンまたは酸化タングステンよりなる群から選ばれる１種以上を含む材料かならっている。
【００２３】
これにより、レジスト６の架橋反応が一層促進される。その結果、レジスト６は硬化し、体積が収縮するので、モールド１を離脱する際に、レジスト６がモールド１に付着して剥離することが一層抑止される。
【００２４】
本実施の形態における半導体装置の製造方法において好ましくは、レジスト６を加熱する際に、レジスト６は１２０℃以上２４０℃以下の温度に加熱される。
【００２５】
これにより、レジスト６が熱の影響により変質することなく、レジスト６の架橋反応が促進される。その結果、レジスト６は硬化し、体積が収縮するので、モールド１を離脱する際に、レジスト６がモールド１に付着して剥離することが一層抑止される。
【００２６】
本実施の形態における半導体装置の製造方法において好ましくは、レジスト６の加熱は、モールド１を加熱することにより行なわれる。
【００２７】
１つのレジスト６にパターン１１ａの形成が複数回行なわれる場合には、パターン形成の回数だけレジスト６全体の加熱と降温とが繰り返される必要がある。この加熱と降温との繰り返しにより、レジスト６は硬化してしまう。また、形成されたパターン１１ａも、加熱と降温との繰り返しにより形状が崩れてしまう。このため、従来のナノインプリントリソグラフィ技術においては、１つのレジスト６にパターン形成を複数回行なうことはできなかった。
【００２８】
しかしながら、レジスト６の加熱がモールド１を加熱することにより行なわれることにより、レジスト６の全体を加熱する必要がなくなり、加熱したモールド１が押し付けられる部分以外のレジスト６は加熱されなくなる。したがって、レジスト６が硬化することが防止される。また、形成されたパターン１１ａの形状が崩れることが防止される。これにより、１つのレジスト６にパターン形成を複数回行なうことが可能となる。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法において好ましくは、レジスト６を形成する際にレジスト６が予熱される。
【００３０】
これにより、レジスト６に含まれる低温で蒸発する溶媒が予め除去されるので、モールド１をレジスト６に押し付けた状態でレジスト６を加熱する際に、レジスト６から溶媒が蒸発することが抑止される。したがって、蒸発する溶媒の気泡によりレジスト６に形成されたパターン１１ａに欠陥が発生することが抑止され、より良好な形状を有するパターン１１ａが得られる。
【００３１】
本実施の形態におけるモールド１は、レジスト６にパターン１１ａを形成するためにレジスト６に押し付けるものであって、触媒層３に重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含んでいる。
【００３２】
本実施の形態におけるモールド１によれば、モールド１がレジスト６に押し付けられる際に、モールド１に形成された触媒層３とレジスト６とが接触した状態で、レジスト６が加熱される。これにより、レジスト６は架橋反応を起こして硬化し、体積が若干収縮する。その結果、レジスト６とモールド１との間にわずかな隙間が生じるので、モールド１を離脱する際に、レジスト６がモールド１に付着して剥離することが抑止される。したがって、モールド１に付着したレジスト６を除去するためにモールド１を洗浄する必要がなくなるので、製造効率の良いモールド１となる。
【００３３】
本実施の形態におけるモールド１において好ましくは、モールド１の触媒層３は、白金、酸化ルテニウム、酸化チタンまたは酸化タングステンよりなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなっている。
【００３４】
これにより、レジスト６の架橋反応が一層促進される。その結果、レジスト６は硬化し、体積が収縮するので、モールド１を離脱する際に、レジスト６がモールド１に付着して剥離することが一層抑止される。したがって、モールド１に付着したレジスト６を除去するためにモールド１を洗浄する必要がなくなるので、製造効率の良いモールド１となる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、モールド１が平面型である場合について示した、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、たとえばモールド１が球形や円筒形であってもよい。
【００３６】
また、本実施の形態においては、モールド基板２の上に触媒層３が形成されているモールド１の場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、たとえばモールド１全体が触媒層３で形成されていてもよい。
【００３７】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本実施の形態における半導体装置の製造方法によれば、モールドがレジスト６に押し付けられる際に、重金属、貴金属および金属酸化物よりなる群から選ばれる１種以上を含むモールドの表面とレジストとが接触した状態で、レジストが加熱される。これにより、レジストは架橋反応を起こして硬化し、体積が若干収縮する。その結果、レジストとモールドとの間にわずかな隙間が生じるので、モールドを離脱する際に、レジストがモールドに付着して剥離することが抑止される。したがって、良好な形状を有するパターンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  モールド、２  モールド基板、３  触媒層、４  パターン、４ａ  凹部、４ｂ  凸部、５  半導体基板、６  レジスト、１１ａ  パターン部、１１ｂ  残渣部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004311690.tif 000006