(57)【要約】【課題】  磨耗や破損に強いナノインプリントスタンプを提供すること。【解決手段】  硬化ナノインプリントスタンプ10及び該硬化ナノインプリントスタンプ10の形成方法を開示する。硬化ナノインプリントスタンプ10は複数のシリコン製の極小形状部12を有し、この極小形状部12が炭化ケイ素、窒化ケイ素または炭化窒化ケイ素からなる硬化外殻20を有する。硬化外殻20は、プラズマ浸炭処理および／またはプラズマ窒化処理によって、基礎部分のシリコンよりも硬化される。プラズマ処理中は炭素原子Ｃ及び／又は窒素原子Ｎが極小形状部12の複数の露出面に衝突してそれらが露出面から浸透し、シリコン（Ｓｉ）と反応して炭化ケイ素、窒化ケイ素または炭化窒化ケイ素からなる硬化外殻20が形成される。その結果、硬化ナノインプリントスタンプ10の寿命、耐久性、及び経済性が向上する。【選択図】  図１１
2004148494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面(13)を有する基板(11)と、
前記基板(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)であって、該極小形状部(12)が転写形状を画定する外面を有し、該極小形状部(12)がシリコンおよびポリシリコンからなるグループの中から選択された材料から形成される、複数の極小形状部(12)と、
前記外面の内側へ所定の深さｄだけ延び、炭化ケイ素、窒化ケイ素および炭化窒化ケイ素からなるグループの中から選択された材料から形成された、外殻(20)と、
からなる硬化ナノインプリントスタンプ(10)であって、前記硬化外殻(20)は、前記ナノインプリントスタンプ(10)を転写先の媒体(53)と繰り返し係合させる間、前記極小形状部(12)の転写形状を維持する働きをもつ、硬化ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項２】
前記基板(11)がシリコンを含む、請求項１の硬化ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項３】
前記所定の深さｄが、約１０．０オングストロームから約３００．０オングストロームの範囲の深さである、請求項１の硬化ナノインプリントスタンプ(10)。
【請求項４】
基板(11)によって支持された複数のシリコン製の極小形状部(12)を有するナノインプリントスタンプ(10)を硬化する方法であって、
炭素含有ガスを含むプラズマ(P)中で前記極小形状部(12)を浸炭させ、前記極小形状部(12)の複数の露出面に炭素を浸透させるステップと、
前記露出面に炭化ケイ素の硬化外殻(20)が形成され、該外殻(20)が前記露出面の内側へ所定の深さｄまで拡がるまで、前記浸炭するステップを継続するステップと、
からなる方法。
【請求項５】
前記炭素含有ガスが、メタンおよびエタンからなるグループの中から選択された炭化水素を含む、請求項４の方法。
【請求項６】
前記浸炭するステップが約３００℃〜約９００℃の温度で実施される、請求項４の方法。
【請求項７】
前記所定の深さｄが約１０．０オングストローム〜約３００．０オングストロームになるまで前記浸炭するステップが継続される、請求項４の方法。
【請求項８】
基板(11)によって支持された複数のシリコン製の極小形状部(12)を有するナノインプリントスタンプ(10)を硬化させる方法であって、
窒素含有ガスを含むプラズマ(P)中で前記極小形状部(12)を窒化させ、前記極小形状部(12)の複数の露出面に窒素を浸透させるステップと、
前記露出面に窒化ケイ素の硬化外殻(20)が形成され、該外殻(20)が前記露出面の内側へ所定の深さｄまで拡がるまで、前記窒化するステップを継続するステップと、
からなる方法。
【請求項９】
前記窒化するステップが、室温および室温より高い温度からなるグループの中から選択された温度で実施される、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記所定の深さｄが約１０．０オングストローム〜約３００．０オングストロームになるまで前記窒化するステップが継続される、請求項８の方法。
【請求項１１】
前記窒素含有ガスが、窒素およびアンモニアからなるグループの中から選択された物質である、請求項８の方法。
【請求項１２】
基板(11)によって支持された複数のシリコン製の極小形状部(12)を有するナノインプリントスタンプ(10)を硬化する方法であって、
炭素含有ガスを含むプラズマ(P)中で前記極小形状部(12)を浸炭させ、前記極小形状部(12)の複数の露出面に炭素を浸透させるステップと、
窒素含有ガスを含むプラズマ(P)中で前記極小形状部(12)を窒化させ、前記極小形状部(12)の複数の露出面に窒素を浸透させるステップと、
前記露出面に炭化窒化ケイ素の硬化外殻(20)が形成され、該外殻(20)が前記露出面の内側へ所定の深さｄまで拡がるまで、前記炭化するステップおよび前記窒化するステップを継続するステップと、
からなる方法。
【請求項１３】
前記炭素含有ガスが、メタンおよびエタンからなるグループの中から選択された炭化水素を含む、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記窒素含有ガスが、窒素およびアンモニアからなるグループの中から選択された物質である、請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記浸炭するステップが約３００℃〜約９００℃の温度で実施される、請求項１２の方法。
【請求項１６】
前記窒化するステップが、室温および室温より高い温度からなるグループの中から選択された温度で実施される、請求項１２の方法。
【請求項１７】
前記所定の深さｄが約１０．０オングストローム〜約３００．０オングストロームになるまで前記浸炭するステップおよび前記窒化するステップが継続される、請求項１２の方法。
【請求項１８】
前記浸炭するステップが前記窒化するステップよりも前に実施される、請求項１２の方法。
【請求項１９】
前記窒化するステップが前記浸炭するステップよりも前に実施される、請求項１２の方法。
【請求項２０】
前記浸炭するステップと前記窒化するステップが実質的に同時に実施される、請求項１２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、ナノインプリントスタンプを硬化する構造および方法に関する。詳しくは、本発明は、プラズマ浸炭処理またはプラズマ窒化処理、あるいはそれら両方を用いてナノインプリントスタンプを硬化する構造および方法に関する。
【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】
本発明の硬化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おける上記の欠点および制限を解決する。本発明のシリコン製の硬化ナノインプリントスタンプは、プラズマ浸炭処理またはプラズマ窒化処理、あるいはそれら両方を用いて、硬化ナノインプリントスタンプの外面に沿って炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）または炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）からなる硬化外殻を形成することにより、強く、より丈夫になっている。プラズマ浸炭処理および／またはプラズマ窒化処理は、硬化ナノインプリントスタンプの反応性シリコン（Ｓｉ）材料を炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）または炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）に容易に変換し、硬化ナノインプリントスタンプを、シリコンだけから形成された従来のインプリンティングスタンプよりも遥かに丈夫なものにする。
【００１３】
本発明の硬化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とは異なり、摩耗、破損、あるいは損傷を生じることなくさらに多くの数の押圧サイクルに耐えることができ、寿命が長いので、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、硬化ナノインプリントスタンプ、または該硬化ナノインプリントスタンプを作成する方法として実施される。この硬化ナノインプリントスタンプは、プラズマ浸炭処理またはプラズマ窒化処理あるいはそれら両方によって形成された硬化外殻を含む複数のシリコン製の極小形状部を有する。炭素および／または窒素を含有するガスと共に極小形状部の露出面にプラズマを当て、それらの表面に浸透させてシリコンと反応させ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、または炭化窒化ケイ素物質を形成する。炭素原子および／または窒素原子は露出面から限られた深さまでしか浸透しないので、露出面に沿ったシリコンの部分だけが炭化ケイ素、窒化ケイ素、または炭化窒化ケイ素物質からなる外殻に変換される。その結果、極小形状部に硬化外殻（すなわち、硬い外皮）ができ、この硬化外郭によって極小形状部は、そのナノインプリントスタンプで転写される媒体に対する押圧サイクルの繰り返しに起因した磨耗や損傷に対する耐性が向上する。
【００１７】
本発明の硬化ナノインプリントスタンプは、硬化された極小形状部の耐久性が高く、耐用寿命が長く、極小形状部の耐用寿命が終わる前に硬化ナノインプリントスタンプの製造コストを回収することができるため、費用効率が高い。
【００１８】
また、本発明の硬化ナノインプリントスタンプは、硬化された極小形状部の耐久性が高く、転写先媒体に対して押圧サイクルを繰り返す間、極小形状部の転写形状を維持することができるので、従来のナノインプリントスタンプよりも正確である。
【００１９】
図９は、以下で説明する硬化プロセスを行なう前の状態を示す図であり、基板１１は、基準面１３と、基板１１に接触し基準面１３から外側に延びる複数の極小形状部１２とを含む。基板１１は、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）、単結晶シリコン、ポリシリコン（α−Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）、および窒化ケイ素（ＳｉＮx）などの材料から形成することができる。たとえば、基板１１には、マイクロエレクトロニクス素子および構造の製造に一般的に用いられるようなタイプの、単結晶シリコンのウェーハを用いることができる。
【００２０】
極小形状部１２は、通常約１．０μｍ以下の寸法（すなわち、幅Ｗおよび高さｈ）を有する。極小形状部１２の長さＬも、約１．０μｍ以下にすることができる。数百ナノメートル以下の寸法が望ましい。極小形状部１２は、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）、ポリシリコン（α−Ｓｉ）などのシリコン系材料から形成することができる。たとえば、周知のマイクロエレクトロニクス処理技法を用い、基板１１の基準面１３の上にポリシリコンの層（図示せず）を堆積した後、マスク層を用いてそのポリシリコンの層をリソグラフィによってパターニングし、さらにマスク層を通してエッチングすることにより、このポリシリコンの極小形状部１２を形成することができる。
【００２１】
極小形状部１２は、転写形状を画定する外面を有する。たとえば図９では、極小形状部１２が長方形の転写形状を画定する外側表面を有している。したがって、基板１１を転写先の媒体（図示せず）に接触させて押圧すると、極小形状部１２の転写形状がその媒体に転写される。極小形状部１２の転写形状は応用形態に応じて異なるであろうから、本発明は、本明細書に例示したような極小形状部１２の転写形状に限定されない。
【００２２】
図１０ａでは、極小形状部１２の外面は、対向する側面１２ｓと、上面１２ｔと、前面１２ｆと、背面１２ｂと、エッジ表面１２ｅと、基準面１３とを含む。上記の表面は全て、ナノインプリントリソグラフィプロセスにおける１以上の押圧サイクルによって生じる摩耗、損傷、または破損を受ける露出面となりうる。
【００２３】
エッジ表面１２ｅは、摩耗や損傷の影響を特に受けやすい。また、極小形状部１２は互いに空間Ｓで隔てられていて、この空間Ｓは極小形状部１２間で異なっていてもよい。空間Ｓも極小形状部１２が転写される媒体に転写される。したがって、側面１２ｓの摩耗によって空間Ｓが拡大し、転写精度が低下してゆくことになる。基準面１３の摩耗や損傷によって、転写精度が低下することもありうる。基本的には、極小形状部１２によって行なわれる転写の転写形状および精度は、露出面およびエッジの機械的安定性（靭性）によって異なる。
【００２４】
図１０ｂでは、上で述べた極小形状部１２の外面（１２ｓ、１２ｅ、１２ｔ、１２ｆ、１２ｂ）および基準面１３をプラズマＰに曝す。プラズマＰがそれらの面にあたると、プラズマＰ中の物質の原子がそれらの面から所定の深さｄまで浸透する。原子（Ｃ）および／または窒素（Ｎ2）の原子は、たとえば拡散などの現象を経て、露出面から浸透することができる。プラズマＰは、プラズマ浸炭処理の場合は炭素（Ｃ）を、プラズマ窒化処理の場合は窒素（Ｎ2）を、そしてプラズマ浸炭処理とプラズマ窒化処理両方の場合は炭素（Ｃ）及び窒素（Ｎ2）を含有するガスをそれぞれ含む。したがって、炭素原子および／または窒素原子が、それらの表面から所定の深さｄまで浸透し、極小形状部１２の物質と化学反応する。所定の深さｄは、上記の表面にわたってばらつきがあってもよく、表面全体にわたって均一である必要はない。たとえば、所定の深さｄは、上面１２ｔおよび基準面１３の方が側面１２ｓよりも大きく（すなわち、深く）なるようにすることもできる。
【００２５】
図１１は、プラズマ浸炭処理、プラズマ窒化処理、あるいはそれら両方によって得られた硬化ナノインプリントスタンプ１０を示している。それらのプラズマプロセスによって、極小形状部１２に、外面の内側に所定の深さｄまで延在する硬化外殻２０ができる。プラズマプロセスがプラズマ浸炭処理であった場合、この硬化外殻２０は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む。一方、プラズマプロセスがプラズマ窒化処理であった場合、この硬化外殻２０は窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含む。プラズマ浸炭処理とプラズマ窒化処理を両方用いた場合、この硬化外殻２０は炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）を含む。結果得られる炭化ケイ素の硬化外殻２０、窒化ケイ素の硬化外殻２０、または炭化窒化ケイ素の硬化外殻２０は、極小形状部１２の硬化外殻２０の下にある比較的軟らかいシリコン系物質からなる基礎部分よりも硬く、摩耗、破損、および損傷に強いものとなる。基本的には、硬化外殻２０は、比較的軟らかいシリコン（Ｓｉ）系物質からなる基礎部分を取り囲むようにしてＳｉＣ、ＳｉＮ、またはＳｉＣＮからなる硬い外皮を形成する。その結果、硬化ナノインプリントスタンプがその硬化ナノインプリントスタンプで転写する転写先の媒体と繰り返し係合しても、極小形状部１２の転写形状が維持されるようになる。
【００２６】
所定の深さｄは応用形態に応じて異なり、ほんの数例だけ挙げると、処理時間や温度などの要因によって決まるであろう。所定の深さｄは、極小形状部１２の寸法に比べて小さい。たとえば、極小形状部１２の幅（図１１のＤ1およびＤ2を参照）は、数百ナノメートル程度にすることができる。一方、所定の深さｄは、数百オングストローム程度にすることができる。硬化外殻２０の所定の深さｄは、約１０．０オングストローム〜約３００．０オングストロームの範囲にすることができる。しかしながら、本明細書に記載する実施例について、その所定の深さｄを、範囲を限定するためのものとして解釈してはならない。上記のように、所定の深さｄは応用形態に固有のものである。
【００２７】
図１４では、硬化ナノインプリントスタンプ１０を転写対象５０に接触させた状態で押圧している。転写対象５０は、支持基板５１と転写媒体５３とを含む。転写媒体５３は、種々の材料から形成することができる。たとえば、転写媒体５３は、フォトリソグラフィで使用されるフォトレジスト材料などのポリマーである場合がある。硬化ナノインプリントスタンプ１０の極小形状部１２を転写媒体５３に押圧し、極小形状部１２の転写形状に対して相補形状をなす跡（インプリント）を形成する。上記の露出面が転写媒体５３と接触（ＣＰ）し、それらの接触部ＣＰは、硬化外殻２０によって摩耗や損傷に強いものになっている。
【００２８】
従って、図１６に示すように極小形状部１２の露出面（斜線で図示された１２ｓ、１２ｅ、１２ｔ、１２ｆ、１２ｂ）および基準面１３が硬化外郭２０を有する場合、転写媒体５３と接触することになる硬化ナノインプリントスタンプ１０のそれらの表面は、磨耗や損傷に強いものとなる。極小形状部１２の磨耗は極小形状部１２の材料の硬さに密接に関連しているので、本発明の硬化ナノインプリントスタンプ１０の有効耐用寿命は１０倍以上にまで長くなる可能性がある。
【００２９】
図１２ａおよび図１２ｂは、プラズマ浸炭処理を用いてナノインプリントスタンプ１０を硬化する方法を示している。図１２ａにおいて、ナノインプリントスタンプ１０は、基板１１によって支持された複数のシリコン製の極小形状部１２を含んでいる。極小形状部１２は、複数の露出面（図１０ａおよび図１０ｂの１２ｓ、１２ｅ、１２ｔ、１２ｆ、１２ｂおよび１３を参照）を有する。極小形状部１２は、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）やポリシリコン（α−Ｓｉ）などの材料から形成することができる。
【００３０】
炭素（Ｃ）含有ガス（図１２ａに丸で囲まれたＣの符号で示す）を含むプラズマ中で、極小形状部１２を浸炭させる。図１２ｂにおいて、炭素原子Ｃが露出面に衝突し、それらの露出面から浸透する。炭素原子Ｃが極小形状部１２のシリコンと化学反応し、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が形成される。
【００３１】
この浸炭処理は、露面に炭化ケイ素（ＳｉＣ）の硬化外殻２０が形成され、硬化外郭２０がそれらの表面の内側へ所定の深さｄまで拡がるまで続ける。その結果、図１１、図１４、および図１６を参照して上で説明した硬化ナノインプリントスタンプ１０が得られる。
【００３２】
炭素含有ガスとしては、限定はしないが、メタン（ＣＨ4）やエタン（Ｃ2Ｈ6）などの炭化水素を用いることができる。プラズマ浸炭処理は、約３００℃〜約９００℃の温度で行うことができる。
【００３３】
同様に、図１３ａおよび図１３ｂは、プラズマ窒化処理を用いてナノインプリントスタンプ１０を硬化する方法を示している。図１３ａにおいて、ナノインプリントスタンプ１０は、基板１１によって支持された複数のシリコン製の極小形状部１２を含んでいる。極小形状部１２は、複数の露出面（図１０ａおよび図１０ｂの１２ｓ、１２ｅ、１２ｔ、１２ｆ、１２ｂおよび１３を参照）を有する。極小形状部１２は、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）やポリシリコン（α−Ｓｉ）などの材料から形成することができる。
【００３４】
窒素（Ｎ2）含有ガス（図１３ａに丸で囲まれたＮの符号で示す）を含むプラズマ中で、極小形状部１２を窒化させる。図１３ｂにおいて、窒素原子Ｎが露出面に衝突し、それらの露出面から浸透する。窒素原子Ｎが極小形状部１２のシリコンと化学反応し、窒化ケイ素（ＳｉＮ）が形成される。
【００３５】
その窒化処理は、露出面に窒化ケイ素の硬化外殻２０が形成され、硬化外郭２０がそれらの表面の内側へ所定の深さｄまで拡がるまで続ける。その結果、図１１、図１４および図１６を参照して上で説明した硬化ナノインプリントスタンプ１０が得られる。
【００３６】
窒素含有ガスとしては、限定はしないが、窒素（Ｎ2）やアンモニア（ＮＨ3）などの物質を用いることができる。プラズマ窒化処理は、限定はしないが、室温（すなわち２５℃）で行なうことも、室温よりも高い温度で行うこともできる。
【００３７】
図１５ａおよび図１５ｂは、プラズマ浸炭処理とプラズマ窒化処理の両方を用いてナノインプリントスタンプ１０を硬化する方法を示している。図１５ａにおいて、ナノインプリントスタンプ１０は、基板１１によって支持された複数のシリコン製の極小形状部１２を含んでいる。極小形状部１２は、複数の露出面（図１０ａおよび図１０ｂの１２ｓ、１２ｅ、１２ｔ、１２ｆ、１２ｂおよび１３を参照）を有する。極小形状部１２は、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）やポリシリコン（α−Ｓｉ）などの材料から形成することができる。
【００３８】
極小形状部１２を、炭素（Ｃ）含有ガス（図１５ａに丸で囲まれたＣの符号で示す）を含むプラズマ中で浸炭させ、窒素（Ｎ２）含有ガス（図１５ａに丸で囲まれたＮの符号で示す）を含むプラズマ中で窒化させる図１５ｂにおいて、炭素原子Ｃおよび窒素原子Ｎが露出面に衝当し、それらの露出面から浸透する。炭素原子Ｃおよび窒素原子Ｎが極小形状部１２のシリコンと化学的に反応し、炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）が形成される。これらの浸炭処理および窒化処理は、露出面に炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）の硬化外殻２０が形成され、硬化外郭２０がそれらの露出面の内側に所定の深さｄまで拡がるまで続ける。その結果、図１１、図１４および図１６を参照して上で説明した硬化ナノインプリントスタンプ１０が得られる。
【００３９】
炭素含有ガスとしては、限定はしないが、メタン（ＣＨ4）やエタン（Ｃ2Ｈ6）などの炭化水素を用いることができる。プラズマ浸炭処理は、約３００℃〜約９００℃の高い温度で行うことができる。窒素含有ガスとしては、限定はしないが、窒素（Ｎ2）やアンモニア（ＮＨ3）などの物質を用いることができる。プラズマ窒化処理は、限定はしないが、室温（すなわち２５℃）で行なうことも、室温よりも高い温度で行うこともできる。まずプラズマ浸炭処理を行い、その後プラズマ窒化処理を行うこともできるし、その逆の順序で行なうこともできる。また、炭素（Ｃ）含有ガスと窒素（Ｎ2）含有ガスを含むプラズマ中では、プラズマ浸炭処理とプラズマ窒化処理を実質的に同時に行うことができる。それらのガス（Ｃ、Ｎ2）は、プラズマ浸炭処理やプラズマ窒化処理を行うチャンバ内に注入する前に、混合しておく（すなわち、予め混合しておく）ことができる。
【００４０】
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】
【００４１】
【図１ａ】従来のインプリントスタンプの形状を示す外形図である。
【図１ｂ】従来のインプリントパターンを示す平面図である。
【図２】図１ａに示す従来のインプリントスタンプを用い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後の図２の従来のマスク層を示す外形図である。
【図４】従来のインプリントスタンプの、摩耗、破損、損傷を最も受けやすい部分を示す外形図である。
【図５】従来のインプリントスタンプの、摩耗、破損、損傷を最も受けやすい部分を示す断面図である。
【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生じる従来のインプリントスタンプの摩耗を示す図である。
【図７ｂ】図６の押圧ステップの結果生じる従来のインプリントスタンプの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】本発明による硬化処理を行なう前の、複数の極小形状部を有するナノインプリントスタンプを示す外形図である。
【図１０ａ】図９の極小形状部の露出されたエッジおよび露出面を示す外形図である。
【図１０ｂ】本発明による、図１０ａの露出されたエッジおよび露出面を硬化するためのプラズマ硬化処理を示す断面図である。
【図１１】本発明による硬化ナノインプリントスタンプの硬化外殻を示す断面図である。
【図１２ａ】本発明による硬化外殻を形成するためのプラズマ浸炭処理を示す概略図である。
【図１２ｂ】本発明による硬化外殻を形成するためのプラズマ浸炭処理を示す概略図である。
【図１３ａ】本発明による硬化外殻を形成するためのプラズマ窒化処理を示す概略図である。
【図１３ｂ】本発明による硬化外殻を形成するためのプラズマ窒化処理を示す概略図である。
【図１４】マスク層に接触して押圧された本発明による硬化ナノインプリントスタンプを示す断面図である。
【図１５ａ】本発明による硬化外殻を形成するためのプラズマ浸炭処理およびプラズマ窒化処理を示す概略図である。
【図１５ｂ】本発明による硬化外殻を形成するためのプラズマ浸炭処理およびプラズマ窒化処理を示す概略図である。
【図１６】本発明による複数の硬化された極小形状部を有する硬化ナノインプリントスタンプを示す外形図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  硬化ナノプリントスタンプ
１１  基板
１２  極小形状部
１３  基準面
２０  硬化外殻
５３  転写媒体
Ｐ    プラズマ
【図１ａ】
2004148494.tif 000003
【図１ｂ】
2004148494.tif 000004
【図２】
2004148494.tif 000005
【図３】
2004148494.tif 000006
【図４】
2004148494.tif 000007
【図５】
2004148494.tif 000008
【図６】
2004148494.tif 000009
【図７ａ】
2004148494.tif 000010
【図７ｂ】
2004148494.tif 000011
【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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