JP2004311713A

JP2004311713A - 半導体装置製造用モールド

Info

Publication number: JP2004311713A
Application number: JP2003103097A
Authority: JP
Inventors: Kei Sasaki; 圭佐々木; Hiroshi Watanabe; 寛渡辺; Hidetaka Yabe; 秀毅矢部; Atsushi Aya; 淳綾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】製造効率が良く、剛性が高い半導体装置製造用モールドを提供する。
【解決手段】本発明のモールド１は、レジスト１１にパターン１１ａを形成するためにレジスト１１に押し付ける半導体装置製造用モールドであって、パターン４を有するモールド本体７と、パターン４を覆う表面層５とを備え、表面層５は、シリコンを含んでいる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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】
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）。そこで、レジストがモールドに付着して剥離することを抑止し、良好な形状を有するパターンを形成するために、モールドのレジストと接触する表面に撥水性シランカップリング剤が塗布されて、モールドが使用されている。
【０００６】
一方、モールドをレジストに押し付ける際に、モールドには大きな荷重が加わる。そこで、大きな荷重が加わることによりモールドが変形したり破損したりすることを防止するため、より剛性の高い材料のモールドが求められている。
【０００７】
しかしながら、剛性の高い材料は、撥水性シランカップリング剤との付着強度が低い場合が多い。このため、このような材料のモールドを使用する場合、モールドをレジストに数回押し付けるたびにモールドを洗浄し、撥水性シランカップリング剤をモールドに再塗布する必要があった。これにより、剛性の高い材料のモールドによれば半導体装置の製造効率が悪くなるという問題があった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、製造効率が良く、剛性が高い半導体装置製造用モールドを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置製造用モールドは、レジストにパターンを形成するために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、パターンを有するモールド本体と、パターンを覆う表面層とを備えている。表面層は、シリコンを含む材質よりなっている。
【００１０】
なお、本明細書中において「表面層」とは、レジストに押し付けられる表面に形成されている層を意味する。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１〜図３は、本発明の一実施の形態におけるモールドの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００１３】
図１を参照して、まず、モールド基板２の上に絶縁層３が積層して形成される。モールド基板２はたとえばシリコンよりなり、絶縁層３はたとえばマイクロ波ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜されたダイヤモンドよりなる。
【００１４】
図２を参照して、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よりなるパターン４が絶縁層３に形成され、モールド本体７が作成される。形成された凹部４ａの幅ｗ１（図２中横方向の長さ）は、たとえば数１０ｎｍ〜数１００ｎｍであり、凸部４ｂの高さｈ１（図２中縦方向の長さ）は、たとえば数１００ｎｍ〜数μｍである。
【００１５】
図３を参照して、モールド基板２に形成されたパターン４表面を覆うように、表面層５が形成される。表面層５は、シリコンを含む材質で形成され、好ましくはシリコン層、炭化シリコン層および酸化シリコン層よりなる群から選ばれる１種以上を含む層で形成される。表面層５は、たとえばスパッタ法、ＣＶＤ法、または蒸着法などにより形成される。形成された表面層５の厚さｔ１は、たとえば２〜５０ｎｍであり、好ましくは５〜１０ｎｍである。以上の工程により、本実施の形態におけるモールド１（半導体装置製造用モールド）が製造される。
【００１６】
以上の工程により製造されたモールド１を用いて、たとえば以下に示す方法によりパターンが形成される。
【００１７】
図４〜図７は、本発明の一実施の形態におけるパターンの形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【００１８】
図４を参照して、モールド１に撥水性シランカップリング剤６が塗布される。撥水性シランカップリング剤６としては、たとえばポリテトラフルオロエチレンや、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーなどが用いられる。撥水性シランカップリング剤６をモールド１に塗布する方法としては、たとえば撥水性シランカップリング剤６で満たされたディップにモールド１を浸漬する方法や、回転塗布による方法や、撥水性シランカップリング剤６をモールド１に蒸着する方法などがある。次に、半導体基板１０の主表面上に、たとえばＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ（ＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））よりなるレジスト１１が塗布される。この半導体基板１０は、たとえば６０℃〜１２０℃で加熱される。
【００１９】
図５を参照して、半導体基板１０を加熱した状態で、モールド１がレジスト１１にたとえば１０ＭＰａ〜１００ＭＰａの圧力で押し付けられる。モールド１がレジスト１１に押し付けられた状態で、半導体基板１０は、たとえば１２０℃〜２４０℃で加熱される。これによってレジスト１１は変形し、レジスト１１にパターン（凸部）１１ａと残渣部（凹部）１１ｂとが転写される。
【００２０】
図６を参照して、半導体基板１０がたとえば４０℃〜８０℃に降温された後、モールド１が引き離される。
【００２１】
図７を参照して、たとえば酸素でアッシングすることにより、レジスト１１の残渣部１１ｂが除去される。以上の工程により、半導体基板１０の主表面上にレジスト１１のパターン１１ａが形成される。
【００２２】
なお、従来のモールドによりレジストにパターン形成した場合には、数回パターン１１ａを形成するたびに、モールドに付着したレジスト１１が硫酸加水洗浄により除去され撥水性シランカップリング剤６が再塗布されていた。しかし、本実施の形態におけるモールド１によれば、一旦、モールド１に付着したレジスト１１が硫酸加水洗浄により除去され撥水性シランカップリング剤６が塗布されれば、連続して１０数回のパターン１１ａの形成が可能となった。
【００２３】
本実施の形態におけるモールド１は、シリコンを含む材質よりなる表面層５を備えている。これにより、モールド１と撥水性シランカップリング剤６との付着強度が高くなるので、モールド１を洗浄し、撥水性シランカップリング剤６をモールドに再塗布する回数を減らすことができる。その結果、半導体装置の製造効率が向上する。また、モールド本体７として表面層５と異なる材料を選択できるので、モールド本体７として剛性の高い材料が選択でき、それによりモールドの剛性を向上することができる。以上の理由により、製造効率が良く、剛性が高いモールド１となる。
【００２４】
本実施の形態において好ましくは、モールド本体７はダイヤモンドを含む材質よりなっている。
【００２５】
ダイヤモンドは剛性が非常に高い材料であるので、これにより、モールド１の剛性が一層向上する。したがって、大きな荷重が加わることによりモールド１が変形したり破損したりすることが一層防止される。
【００２６】
本実施の形態において好ましくは、表面層５は、シリコン層、炭化シリコン層および酸化シリコン層よりなる群から選ばれる１種以上の層を含んでいる。
【００２７】
これにより、撥水性シランカップリング剤との付着強度が特に高い材料で表面層５が形成される。したがって、モールド１を洗浄し、撥水性シランカップリング剤６をモールドに再塗布する回数をさらに減らすことができる。したがって、半導体装置の製造効率が一層良くなる。
【００２８】
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。
【００２９】
また、本実施の形態においては、モールド本体７の絶縁層３がダイヤモンドよりなる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、モールド本体がたとえば酸化アルミニウム、炭化ホウ素、炭化タングステンなどの他の材質により形成されていてもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体装置製造用モールドは、シリコンを含む材質よりなる表面層を備えている。これにより、モールドと撥水性シランカップリング剤との付着強度が高くなるので、モールドを洗浄し、撥水性シランカップリング剤をモールドに再塗布する回数を減らすことができる。その結果、半導体装置の製造効率が向上する。また、モールド基板として表面層と異なる材料を選択できるので、モールド本体として剛性の高い材料を選択でき、それによりモールドの剛性を向上することができる。以上の理由により、製造効率が良く、剛性が高い半導体装置製造用モールドとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるモールドの製造方法の第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モールドの製造方法の第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モールドの製造方法の第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パターンの形成方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態におけるパターンの形成方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態におけるパターンの形成方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるパターンの形成方法の第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基板、３絶縁層、４，１１ａパターン、４ａ凹部、４ｂ凸部、５表面層、６撥水性シランカップリング剤、７モールド本体、１０半導体基板、１１レジスト、１１ｂ残渣部。

Claims

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、
パターンを有するモールド本体と、
前記パターンを覆う表面層とを備え、
前記表面層は、シリコンを含む材質よりなる、半導体装置製造用モールド。
前記モールド本体は、ダイヤモンドを含む材質よりなる、請求項１に記載の半導体装置製造用モールド。
前記表面層は、シリコン層、炭化シリコン層および酸化シリコン層よりなる群から選ばれる１種以上の層を含む、請求項１または２に記載の半導体装置製造用モールド。