JP2006005023A

JP2006005023A - Imprinting method, imprinting apparatus and its mold member, and method of patterning for forming semiconductor element using the imprinting method

Info

Publication number: JP2006005023A
Application number: JP2004177514A
Authority: JP
Inventors: Kimio Ito; 公夫伊藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: JP4937500B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imprinting method and an imprinting apparatus which has positional accuracy compatible with nano imprint lithography for forming a fine pattern of about a few to few dozens of nanometers of a semiconductor device, to provide a mold member used for the imprinting apparatus, and to provide a method of patterning for forming a semiconductor element using the imprinting method. SOLUTION: As part of pressurization, at least one convex structure is formed in the mold member while at the same time at least one concave is formed in a substrate in such a manner that the individual convex structures formed in the mold member and the individual concave structures formed in the substrate may pair with each other, and may be engaged with each other and held at prescribed positions. With the individual pairs of convex structure and concave structure as alignment portions, the mold member and the substrate are aligned with each other at the alignment portions. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インプリント方法、インプリント装置に関し、特に、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターン形成ができるインプリント方法、インプリント装置に関する。 The present invention relates to an imprint method and an imprint apparatus, and more particularly to an imprint method and an imprint apparatus that can form a fine pattern on the order of several nanometers to several tens of nanometers.

近年、特に半導体デバイスについては、微細化の一層の加速による高速動作、低消費電力動作が求められ、また、システムＬＳＩという名で呼ばれる機能の統合化などの高い技術が求められている。
このような中、半導体デバイスプロセスのコアテクノロジーであるリソグラフィ技術は微細化が進むにつれ，装置が高価になってきている。
現在、光露光リソグラフィは最小線幅が１３０ｎｍであるＫｒＦレーザーリソグラフィからより高解像度なＡｒＦレーザーリソグラフィへの移行が始まりつつある。
そして、ＡｒＦレーザーリソグラフィの量産レベルでの最小線幅は１００ｎｍであるのに対して，２００３年には９０ｎｍ、２００５年には６５ｎｍ、２００７年には４５ｎｍデバイス製造が始まろうとしている。
このような状況でより微細な技術として期待されているのがＦ₂レーザー（Ｆ₂エキシマレーザー）リソグラフィや極端紫外線露光リソグラフィ（ＥＵＶＬ；ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、電子線縮小転写露光リソグラフィ（ＥＰＬ；ＥｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、X 線リソグラフィである。
そして、これらのリソグラフィ技術は４０ｎｍ〜７０ｎｍのパターン作製に成功している。
しかし、微細化の進歩につれ、露光装置自身の初期コストが指数関数的に増大していることに加え、使用光波長と同程度の解像度を得るためのマスクの価格が急騰している問題がある。
これに対して１９９５年Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学のＣｈｏｕらによって提案されたナノインプリントリソグラフィは安価でありながら、１０ｎｍ程度の解像度を有する加工技術として注目されている。（Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６／非特許文献１、特表２００４−５０４７１８号公報／特許文献１を参照） In recent years, particularly for semiconductor devices, high-speed operation and low power consumption operation by further acceleration of miniaturization are required, and high technology such as integration of functions called system LSIs is required.
Under such circumstances, the lithography technology, which is the core technology of the semiconductor device process, is becoming more expensive as the miniaturization progresses.
Currently, a shift from KrF laser lithography, which has a minimum line width of 130 nm, to higher-resolution ArF laser lithography has begun in light exposure lithography.
The minimum line width at the mass production level of ArF laser lithography is 100 nm, whereas the manufacture of devices is about 90 nm in 2003, 65 nm in 2005, and 45 nm in 2007.
In this situation, finer technologies are expected to include F ₂ laser (F ₂ excimer laser) lithography, extreme ultraviolet exposure lithography (EUVL), electron beam reduced transfer exposure lithography (EPL), and Electron. beam Projection Lithography), X-ray lithography.
These lithography techniques have succeeded in producing patterns of 40 nm to 70 nm.
However, as the miniaturization progresses, the initial cost of the exposure apparatus itself increases exponentially, and there is a problem that the price of a mask for obtaining a resolution comparable to the light wavelength used has soared. .
On the other hand, nanoimprint lithography proposed by Chou et al. At Princeton University in 1995 is attracting attention as a processing technique having a resolution of about 10 nm while being inexpensive. (See S.Y. Chou, et.al., Science, vol.272, p.85-87, 5April, 1996 / Non-patent document 1, Japanese translations of PCT publication No. 2004-504718 / patent document 1)

このナノインプリント方法は、簡単には、予めパターンを形成したＳｉＯ₂製の型部材（以下、モールドと言う）を半導体表面に塗布したレジストに押し付けることにより圧痕のパターンを形成し、圧痕のパターンを形成したレジストをマスクにして半導体表面を加工する方法である。
この方法の１例の工程概略図を図７に示し、これを基に、簡単に説明しておく。
先ず、凸型のパターン７１１を形成したＳｉＯ₂製の型部材（モールドとも言う）７１０を準備する。（図７（ａ））
次いで、半導体ウェハ７２０の表面にレジスト７３０を塗布する。（図７（ｂ））
次いで、レジスト７３０に、ＳｉＯ₂製の型部材７１０を約１. ３×１０⁷Ｐa の圧力で押し付け、圧痕のパターンを転写する。（図７（ｃ））
次いで、圧痕を形成したレジスト７３０を、酸素使用反応性イオンエッチング（酸素ＲＩＥ）で加工し（図７（ｄ））、圧痕部のないパターンを形成する。（図７（ｅ））
次いで、レジスト７３０をマスクにして、半導体表面をエッチングする。（図７（ｆ））
更に、レジスト７３０を除去する。（図７（ｇ））
このようにして、半導体ウエハ上に数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細なパターンを形成することができる。
尚、ここでは、半導体ウェハ（シリコン）上のパターン転写層には、熱可塑性樹脂のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル；ガラス転移温度１０５℃）が用いられており、また、モールドにはシリコン熱酸化膜上にレジストを塗布し、そのレジストを電子ビーム直接描画でパターニングし、それをマスクとしてドライエッチで加工したものを用いている。
このプロセスは、レジストを変形させるときに熱を加えて、型押しして固めるときに冷却しているので、熱サイクルナノインプリントリソグラフィと呼ばれている。
解像度はモールドの作製精度によって決まることが実証され、現状のフォトマスクと同様に、モールドさえ入手できれば，従来のフォトリソグラフィより簡便に、遥かに安価な装置により、極微細構造が形成できることから、上記技術は大きなインパクトを与えた。尚、図７（ｅ）の後にリフトオフ処理を行う場合も挙げられている。
この場合は、図７（ｅ）の状態の後、スパッタ等により、所望の膜７５０の形成を行い図７（ｆ１）、レジスト７３０の除去とともに膜パターン７５１を形成する。図７（ｇ１）
Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、ｅｔ．ａｌ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、ｖｏｌ．２７２、ｐ．８５−８７、５Ａｐｒｉｌ、１９９６特表２００４−５０４７１８号公報 In this nanoimprint method, an indentation pattern is formed by pressing a pre-patterned SiO ₂ mold member (hereinafter referred to as a mold) against a resist applied to a semiconductor surface. In this method, the surface of the semiconductor is processed using the resist thus formed as a mask.
FIG. 7 shows a process schematic diagram of an example of this method, and a brief description will be given based on this.
First, a SiO ₂ mold member (also referred to as a mold) 710 on which a convex pattern 711 is formed is prepared. (Fig. 7 (a))
Next, a resist 730 is applied to the surface of the semiconductor wafer 720. (Fig. 7 (b))
Next, a mold member 710 made of SiO ₂ is pressed against the resist 730 with a pressure of about 1.3 × 10 ⁷ Pa to transfer the pattern of indentations. (Fig. 7 (c))
Next, the resist 730 in which the indentation is formed is processed by oxygen-using reactive ion etching (oxygen RIE) (FIG. 7D) to form a pattern having no indentation portion. (Fig. 7 (e))
Next, the semiconductor surface is etched using the resist 730 as a mask. (Fig. 7 (f))
Further, the resist 730 is removed. (Fig. 7 (g))
In this manner, a fine pattern with a level of several nanometers to several tens of nanometers can be formed on the semiconductor wafer.
Here, the pattern transfer layer on the semiconductor wafer (silicon) is made of thermoplastic resin PMMA (polymethyl methacrylate; glass transition temperature 105 ° C.), and the mold is a silicon thermal oxide film. A resist is applied on the resist, patterned by direct electron beam writing, and processed by dry etching using the resist as a mask.
This process is called thermal cycle nanoimprint lithography because it applies heat when deforming the resist and cools when stamped and hardened.
It has been proved that the resolution is determined by the mold fabrication accuracy, and, as with the current photomask, if a mold is available, an ultrafine structure can be formed with a much cheaper apparatus than conventional photolithography. Technology has had a big impact. In addition, the case where a lift-off process is performed after FIG.7 (e) is also mentioned.
In this case, after the state of FIG. 7E, a desired film 750 is formed by sputtering or the like to form FIG. 7F1, and a film pattern 751 is formed along with the removal of the resist 730. FIG. 7 (g1)
S. Y. Chou, et. al. Science, vol. 272, p. 85-87, 5 April, 1996 JP-T-2004-504718

上記熱サイクルナノインプリントリソグラフィに対し、熱で形状が変化する熱可塑性樹脂の代わりに、紫外光で形状が硬化する光硬化樹脂を用いた、光ナノインプリントリソグラフィも知られている。（特開２００２−９３７４８号公報／特許文献２参照）
このプロセスは、光硬化樹脂を型部材（モールド）で変形させて、その後に紫外光を照射して樹脂を硬化させ、モールドを離すことによりパターンを得るものである。
パターンを得るのに紫外光の照射のみで行えるので、前述の熱サイクルのものに比べ、スループットが高く、温度による寸法変化等を防ぐことができる。
また、モールドには紫外光を透過するモールドを使用するので、モールドを透過しての位置合わせが行える利点もある。
特開２００２−９３７４８号公報 In contrast to the thermal cycle nanoimprint lithography, optical nanoimprint lithography using a photo-curing resin whose shape is cured by ultraviolet light instead of a thermoplastic resin whose shape is changed by heat is also known. (See JP 2002-93748 A / Patent Document 2)
In this process, a pattern is obtained by deforming a photocurable resin with a mold member (mold), then irradiating ultraviolet light to cure the resin, and releasing the mold.
Since the pattern can be obtained only by irradiation with ultraviolet light, the throughput is higher than that of the thermal cycle described above, and dimensional change due to temperature can be prevented.
In addition, since a mold that transmits ultraviolet light is used as the mold, there is an advantage that alignment can be performed through the mold.
JP 2002-93748 A

型部材と、被転写側の形成するパターンを支持する基材とのアライメント方法としてはアライメントマークなどを読み込んで高精度の位置ステージによってなされるが、その精度は粗く、上記のような微細なパターンを有する半導体デバイス装置作製に使用するには不十分であった。
尚、一般には、光学的なアライメント法では、そのアライメント精度は、標準偏差をσとして３σで、０．３μｍと言われている。 The alignment method between the mold member and the substrate that supports the pattern formed on the transfer side is performed by a high-accuracy position stage that reads an alignment mark or the like. It was insufficient for use in the production of a semiconductor device device having.
In general, in the optical alignment method, the alignment accuracy is said to be 0.3 .mu.m with 3 .sigma.

上記のように、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィが注目され、種々検討されているが、そのアライメント精度は充分でなく、これが問題となっていた。
本発明はこれに対応するもので、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法、インプリント装置を提供しようとするものである。
同時に、そのようなインプリント装置に用いられる型部材を提供しようとするものである。
更には、このような、インプリント方法を用いた、半導体素子形成のためのパターニング方法を提供しようとするものである。 As described above, nanoimprint lithography has been attracting attention and variously studied for forming a fine pattern of a semiconductor device on the order of several nanometers to several tens of nanometers, but its alignment accuracy is not sufficient and this is a problem. It was.
Accordingly, the present invention provides an imprint method and an imprint apparatus having a positional accuracy that can be used in nanoimprint lithography for forming a fine pattern of several nanometers to several tens of nanometers of a semiconductor device. It is what.
At the same time, the present invention intends to provide a mold member used in such an imprint apparatus.
Furthermore, the present invention intends to provide a patterning method for forming a semiconductor element using the imprint method.

本発明のインプリント方法は、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント方法であって、前記加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造を型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら凹構造、凸構造からなる各組を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部として、該位置合わせ部にて位置合わせを行うことを特徴とするものである。
そして、上記において、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことを特徴とするものである。
そして、上記のいずれかのインプリント方法であって、型部材の凹凸パターンと、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものであることを特徴とするものであり、パターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするものである。
また、上記のいずれかのインプリント方法であって、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられるものであることを特徴とするものである。
また、上記のいずれかのインプリント方法であって、型部材が石英ガラス基板からなることを特徴とするものである。
尚、ここでは、光学的なアライメントの利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行う場合には、スムーズな位置合わせ作業を可能とする。
また、放射線とは、ここでは、波長の短かい紫外線、Ｘ線、γ線、荷電粒子線、中性子線等の電離放射線の他、電波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線等の非電離放射線を含むものを言う。 In the imprint method of the present invention, the pattern formation of the plate-like substrate serving as a base material for supporting the pattern to be formed, and the plate-like mold member on which a predetermined uneven pattern is formed by a lithography method With the mold member side facing up, the substrate side facing down, and with the radiation curable liquid resin disposed on the pattern forming side of the substrate, the mold member and / or the substrate, Apply pressure to pressurize the resin so that the resin in the gap between the mold member and the substrate has a desired shape, cure the resin by radiation, and peel the mold member from the cured resin to remove the resin An imprinting method for forming a pattern portion made of a cured resin, wherein the concave and convex structures that are fitted to each other and held at a predetermined position are applied to each other when pressed. Combine The concave structure and the convex structure are divided into the mold member side and the substrate side, and one or more sets are arranged, and each set of the concave structure and the convex structure is used as an alignment portion between the mold member and the substrate, respectively. The alignment is performed by the alignment unit.
Then, in the above, a position adjustment unit for coarse position adjustment that performs rough alignment between the mold member and the substrate during pressurization, and a position fine adjustment that performs fine adjustment of the position between the mold member and the substrate during pressurization. The position adjustment unit for adjustment is used, and the position fine adjustment is performed from the coarse position adjustment step by step.
In any of the above imprinting methods, the uneven pattern of the mold member and the convex structure or the concave structure of the mold member forming each alignment portion are patterned under the same positional accuracy control with good positional accuracy. The patterning method is an electron beam exposure method, and the patterning method is an electron beam exposure method.
In any of the above imprinting methods, the substrate is a wafer and is used for patterning each layer for forming a semiconductor element.
In any of the above imprint methods, the mold member is made of a quartz glass substrate.
Note that the use of optical alignment is not specified here, but rough positioning of the alignment portion consisting of the concave structure and the convex structure is roughly positioned by rough optical alignment. When the alignment is performed by the alignment unit including the concave structure and the convex structure after the operation is performed, a smooth alignment operation can be performed.
The term “radiation” as used herein refers to non-ionizing radiation such as radio waves, microwaves, infrared rays, visible light, and ultraviolet rays, as well as ionizing radiations such as ultraviolet rays, X-rays, γ rays, charged particle beams, and neutron rays with short wavelengths. Say something.

本発明のインプリント装置は、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における前記樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント装置であって、前記加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造を型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら凹構造、凸構造からなる各組を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部としているものであることを特徴とするものである。
そして、上記のインプリント装置であって、前記の互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造の組からなる位置合わせ部を、複数配するもので、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えていることを特徴とするものであり段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部としていることを特徴とするものである。
また、上記のいずれかのインプリント装置であって、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造であることを特徴とするものである。
また、上記のいずれかのインプリント装置であって、型部材側あるいは基板側に、（部材側および基板の）温度調整用の加熱部を備えていることを特徴とするものである。
尚、ここでは、光学的なアライメント機構の利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行うように、光学的なアライメント機構を併設していることを、前提としても良い。 In the imprint apparatus of the present invention, the pattern formation of the flat plate substrate serving as a base material for supporting the pattern to be formed, and the flat plate mold member on which a predetermined uneven pattern is formed by a lithography method With the mold member side facing up, the substrate side facing down, and with the radiation curable liquid resin disposed on the pattern forming side of the substrate, the mold member and / or the substrate, Pressure is applied to pressurize the resin so that the resin in the gap between the mold member and the substrate has a desired shape, the resin is radiation-cured, and the mold member is further peeled off from the cured resin to form a substrate. An imprinting apparatus for forming a pattern portion made of a cured resin on the top, wherein when the pressurization is performed, the concave structure and the convex structure that are fitted to each other and held at a predetermined position are set as one set. Fitting The concave structure and the convex structure are divided into the mold member side and the substrate side, and one or more sets are arranged, and each set including the concave structure and the convex structure is used as an alignment portion between the mold member and the substrate. It is characterized by being.
In the imprint apparatus described above, a plurality of alignment portions each including a set of a concave structure and a convex structure that are fitted to each other and held at a predetermined position are arranged. An alignment unit for coarse position adjustment for performing rough alignment between the member and the substrate, and an alignment unit for position fine adjustment for performing fine adjustment of the position between the mold member and the substrate during pressurization. The positioning part consisting of a combination of convex structure and concave structure that fits earlier at the time of pressurization, so that the position fine adjustment is performed from the coarse position adjustment stepwise to the coarse position, is rougher. The position adjusting unit is used for position adjustment.
Further, in any of the above imprint apparatuses, the concave structure is a quadrangular pyramid structure (also referred to as a pyramid structure) in which the convex structure in each alignment portion protrudes, and the concave structure is fitted into the quadrangular pyramid structure. It is characterized by a pyramid structure.
In any of the above imprint apparatuses, a heating unit for temperature adjustment (of the member side and the substrate) is provided on the mold member side or the substrate side.
Note that the use of the optical alignment mechanism is not specified here, but the rough positioning of the alignment portion including the concave structure and the convex structure is roughly positioned by rough optical alignment. It may be premised that an optical alignment mechanism is also provided so as to perform alignment by the alignment unit including the concave structure and the convex structure after performing the above.

本発明の型部材は、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上に放射線硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙における前記樹脂が所望の形状になるようにして、該樹脂を放射線硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成するための、インプリント装置において用いられる、前記リソグラフィーにより所定の凹凸パターンが形成された型部材であって、前記加圧に際し、基板側の凸構造と嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、あるいは、基板側の凹構造と嵌合し、所定の位置で保持される凸構造を、１以上備えているもので、その各凸構造はこれと嵌合する基板側の凹構造とで、またその各凹構造はこれと嵌合する基板側の凸構造とで、それぞれ、前記加圧に際し、位置合わせ部を形成するものであることを特徴とするものである。
そして、上記の型部材であって、その凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものであることを特徴とするものであり、パターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするものである。 The mold member of the present invention includes a flat mold member on which a predetermined uneven pattern is formed by a lithography method, and a pattern forming side of a flat substrate serving as a base material that supports the pattern to be formed. With the mold member side facing up and the substrate side facing down, and with the radiation curable liquid resin disposed on the pattern forming side of the substrate, the mold member and / or the substrate Apply pressure to pressurize the resin so that the resin in the gap between the mold member and the substrate has a desired shape, cure the resin by radiation, and peel the mold member from the cured resin to remove the resin from the substrate. A mold member having a predetermined concavo-convex pattern formed by lithography that is used in an imprint apparatus for forming a pattern portion made of a hardened resin. It is fitted with a convex structure on the side and is held at a predetermined position, or it is fitted with a concave structure on the substrate side and has one or more convex structures that are held at a predetermined position. Each convex structure is a concave structure on the board side to be fitted with the convex structure, and each concave structure is a convex structure on the board side to be fitted with the convex structure. It is characterized by being.
In the mold member, the concavo-convex pattern and the convex structure or the concave structure forming each alignment portion are formed by a lithography method that is patterned by a patterning method under the same positional accuracy control with good positional accuracy. They are formed together, and the patterning method is an electron beam exposure method.

本発明の半導体素子形成のためのパターニング方法は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインプリント方法を用いた、半導体素子形成のための各層のパターニング方法であって、基板がウエーハで、各層のパターニングを行うための型部材は、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成しておき、更に、基板側の各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておき、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、基準として、各層のパターニングを行うものであることを特徴とするものである。
そして、上記パターニング方法が電子線露光方法であることを特徴とするものである。そしてまた、上記のいずれかの半導体素子形成のためのパターニング方法であって、各層のパターニングを行うための型部材は石英ガラス基板からなることを特徴とするものである。
尚、ここでも、インプリント方法において、光学的なアライメントの利用については、明記していないが、粗い光学的なアライメントにより、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部の、凹構造と凸構造との概略位置決めを行った後に、凹構造、凸構造とからなる位置合わせ部による位置合わせを行う場合には、スムーズな位置合わせ作業を可能とする。 A patterning method for forming a semiconductor element according to the present invention is a patterning method of each layer for forming a semiconductor element using the imprint method according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is a wafer. Thus, the pattern members for patterning each layer are the patterning method under the same positional accuracy control with good positional accuracy, and the concave / convex pattern and the convex structure or concave structure of the mold member forming the alignment portion. And a convex structure or a concave structure forming the alignment portion of each mold member in the same shape under the same positional accuracy control. In addition, the convex structure or the concave structure of the mold member that forms each alignment portion on the substrate side is replaced with each alignment portion of one of the mold members. It is formed by imprinting from the convex structure or concave structure of the mold member to be formed, and the patterning of each layer is performed using the convex structure or concave structure forming each alignment portion on the substrate side as a reference. It is a feature.
The patterning method is an electron beam exposure method. In addition, in any of the above-described patterning methods for forming a semiconductor element, a mold member for patterning each layer is made of a quartz glass substrate.
In this case as well, the use of optical alignment in the imprint method is not specified, but the concave structure and the convex structure of the alignment portion composed of the concave structure and the convex structure are obtained by rough optical alignment. In the case where the alignment is performed by the alignment unit composed of the concave structure and the convex structure after the rough positioning is performed, a smooth alignment operation can be performed.

（作用）
本発明のインプリント方法は、このような構成にすることにより、半導体デバイスなどの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法の提供を可能としている。具体的には、型部材およびまたは基板に対し、ＵＶ硬化性の液状の樹脂を加圧するように圧力をかける加圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造を型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら凹構造、凸構造からなる各組を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部として、該位置合わせ部にて位置合わせを行うことにより、これを達成している。
特に、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことにより、位置合わせを容易にできるものとしている。
型部材の凹凸パターンと、各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものである場合には、型部材の凹凸パターンと、凸構造あるいは凹構造との位置関係が位置精度良く維持することを可能としている。
この場合のパターニング方法としては、電子線露光方法によるものが挙げられる。
特に、基板がウエーハで、半導体素子形成のための各層のパターニングに用いられる場合には、有効である。
また、型部材としては、石英ガラス基板からなるものが挙げられるが、この場合には、型部材の凹凸パターンの形成と位置合わせ部を形成するための凸構造あるいは凹構造のパターニングとを、容易に電子線露光により形成できるものとしている。 (Function)
The imprint method of the present invention has such a configuration, so that the imprint having a positional accuracy that can be used in nanoimprint lithography for forming a fine pattern of about several nanometers to several tens of nanometers such as a semiconductor device. It is possible to provide a method. Specifically, a concave structure or a convex structure that fits each other and is held at a predetermined position when pressurizing the mold member and / or the substrate so as to pressurize the UV curable liquid resin. As a set, the concave structure and the convex structure that fit together are divided into the mold member side and the substrate side, and one or more sets are arranged, and each set of the concave structure and the convex structure is divided into the mold member and the substrate, respectively. This is achieved by performing alignment at the alignment unit as the alignment unit.
In particular, a position adjustment unit for coarse position adjustment that performs rough alignment between the mold member and the substrate during pressurization, and a position adjustment unit that performs fine adjustment of the position between the mold member and the substrate during pressurization. By using the alignment unit and performing the fine adjustment from the coarse position adjustment step by step, the alignment can be facilitated.
The concave / convex pattern of the mold member and the convex structure or concave structure of the mold member forming each alignment portion are formed together by a lithography method that is patterned by a patterning method under the same positional accuracy control with good positional accuracy. In this case, the positional relationship between the concave / convex pattern of the mold member and the convex structure or the concave structure can be maintained with high positional accuracy.
As a patterning method in this case, a method using an electron beam exposure method may be mentioned.
In particular, it is effective when the substrate is a wafer and is used for patterning of each layer for forming a semiconductor element.
The mold member may be made of a quartz glass substrate. In this case, it is easy to form the concave / convex pattern of the mold member and pattern the convex structure or concave structure to form the alignment portion. It can be formed by electron beam exposure.

本発明のインプリント装置は、このような構成にすることにより、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント装置の提供を可能としている。
具体的には、圧に際し、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造をそれぞれ型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら凹構造、凸構造からなる各組を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部としているものであることにより、これを達成している。
詳しくは、このような互いに嵌合する凹構造、凸構造を位置合わせ部としていることにより、加圧過程のみで、型部材と被転写側の形成するパターンを支持する基材との高精度な位置合わせ（以下、アライメントとも言う）を可能としている。
そして、このような互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造の組からなる位置合わせ部を、複数配するもので、加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えていることにより、更には、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部としていることにより、位置合わせをスムーズに行うことを可能にしている。
各位置合わせ部としては、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造であるものが挙げられるが、この場合には、凸構造と凹構造の嵌合は、図６の凸構造６１２、凹構造６２２のように、凸構造と凹構造の各対応する面にて、それぞれ、ガイドされるようにして行われるため、嵌合する凸構造と凹構造のサイズが、位置調整のできる範囲を決めるものと言える。
また、対応する凹凸のサイズ差を変えるだけで、基板面に沿う面方向の位置精度を簡単に所定に精度で管理することを可能としている。
また、型部材側あるいは基板側に、（部材側および基板の）温度調整用の加熱部を備えていることにより、安定して精度良いパターニングを可能としている。 The imprint apparatus according to the present invention has such a configuration, so that the imprint apparatus has a positional accuracy that can be used in nanoimprint lithography for forming a fine pattern of a semiconductor device on the order of several nanometers to several tens of nanometers. It is possible to provide.
Specifically, when pressure is applied, the concave structure and the convex structure that are fitted to each other and held at a predetermined position are set as one set, and the concave structure and the convex structure that are fitted to each other are divided into the mold member side and the substrate side, respectively This is achieved by arranging one or more sets, and each set of the concave structure and the convex structure as an alignment portion between the mold member and the substrate.
Specifically, by using the concave structure and the convex structure that are fitted to each other as an alignment portion, high accuracy between the mold member and the substrate that supports the pattern formed on the transferred side can be obtained only by the pressing process. Position alignment (hereinafter also referred to as alignment) is possible.
In addition, a plurality of alignment portions, each of which includes a set of a concave structure and a convex structure, which are fitted to each other and held at a predetermined position, are arranged at a rough position between the mold member and the substrate during pressurization. By providing an alignment unit for coarse position adjustment that performs alignment, and an alignment unit for position fine adjustment that performs fine adjustment of the position of the mold member and the substrate during pressurization, The alignment part consisting of a convex structure and a concave structure that fits earlier in the pressurization so that the position fine adjustment is performed from the coarse position adjustment step by step should be the coarse alignment part. Therefore, the alignment can be performed smoothly.
Examples of each alignment portion include a quadrangular pyramid structure (also referred to as a pyramid structure) in which the convex structure in each alignment portion protrudes, and the concave structure is a concave quadrangular pyramid structure that fits into the quadrangular pyramid structure. In this case, however, the fitting between the convex structure and the concave structure is guided on the corresponding surfaces of the convex structure and the concave structure, respectively, like the convex structure 612 and the concave structure 622 in FIG. Thus, it can be said that the size of the convex structure and the concave structure to be fitted determines the range in which the position can be adjusted.
Further, it is possible to easily manage the positional accuracy in the surface direction along the substrate surface with a predetermined accuracy simply by changing the size difference of the corresponding unevenness.
Further, by providing a heating part for temperature adjustment (of the member side and the substrate) on the mold member side or the substrate side, patterning can be performed stably and accurately.

本発明の型部材は、このような構成にすることにより、半導体デバイスの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法の実施や、該インプリント方法を実施できるインプリント装置の提供を可能としている。 By adopting such a configuration, the mold member of the present invention is an imprint method having a positional accuracy that can be used in nanoimprint lithography for forming a fine pattern of a semiconductor device on the order of several nanometers to several tens of nanometers. It is possible to provide an imprint apparatus that can implement the imprint method.

本発明の半導体素子形成のためのパターニング方法は、このような構成にすることにより、特に、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターンを有する半導体デバイス作製のための、半導体素子形成のためのパターニング方法の提供を可能としている。
具体的には、各層のパターニングを行うための型部材は、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成しておき、更に、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておき、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、基準として、各層のパターニングを行うものであることにより、これを達成している。
半導体素子形成のためのパターニング方法としては、電子線露光方法によるものが挙げられる。
特に、各層のパターニングを行うための型部材として、石英ガラス基板を用いた場合には、型部材の凹凸パターンの形成と位置合わせ部を形成するための凸構造あるいは凹構造のパターニングとを、容易に電子線露光により形成できるものとしている。 The patterning method for forming a semiconductor element according to the present invention has the above-described configuration, particularly for forming a semiconductor element having a fine pattern of several nm to several tens of nm. It is possible to provide a patterning method.
Specifically, the mold member for patterning each layer has its concave / convex pattern and the convex structure or concave structure of the mold member forming the alignment portion under the same positional accuracy control with high positional accuracy. The convex structure or the concave structure that are formed together by the lithography method patterned by the patterning method and that forms the alignment portion of each mold member are respectively in the same position under the same positional accuracy control. In addition, a convex structure or a concave structure that forms each alignment portion on the substrate side is imprinted from the convex structure or the concave structure of the mold member that forms each one alignment portion of the mold member. The patterning of each layer is performed with reference to the convex structure or the concave structure forming each alignment portion on the substrate side. Ri, we have achieved this.
As a patterning method for forming a semiconductor element, an electron beam exposure method may be used.
In particular, when a quartz glass substrate is used as a mold member for patterning each layer, it is easy to form a concavo-convex pattern of the mold member and pattern a convex structure or a concave structure to form an alignment portion. It can be formed by electron beam exposure.

本発明は、半導体デバイスなどの、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターン形成用として、ナノインプリントリソグラフィにおいても、対応できる位置精度を有するインプリント方法、インプリント装置の提供を可能としている。
特に、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微細なパターンを有する半導体デバイス作製のための、半導体素子形成のためのパターニング方法の提供を可能としている。 The present invention makes it possible to provide an imprinting method and an imprinting apparatus having a positional accuracy that can be applied even in nanoimprint lithography for forming a fine pattern of about several nanometers to several tens of nanometers such as a semiconductor device.
In particular, it is possible to provide a patterning method for forming a semiconductor element for manufacturing a semiconductor device having a fine pattern of several nanometers to several tens of nanometers.

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のインプリント方法の実施の形態の１例の工程断面図で、図２（ａ）は本発明のインプリント装置の実施の形態の１例の概略構成図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ１部の１例の一部断面を示した図で、図３は型部材の形成方法の１例の工程断面図で、図４は基板へ位置合わせ部の凹構造部を形成する方法の工程図で、図５はインプリント後の工程断面図で、図６は突出した四角錐状の凸構造、凹んだ四角錐状の凹構造の嵌合を説明するための図である。
尚、図３、図４は、それぞれ、図１に示す型部材、基板の一部を示した図である。
図１〜図６中、１０、１０ａは型部材、１０Ａは型部材作製用素材、１１はパターン（凹凸パターンとも言う）、１５は凸構造、２０は基板、２５凹構造、３０はＵＶ硬化性の樹脂（単に樹脂とも言う）、３０Ａは硬化した樹脂、３１は樹脂の凹凸パターン、３５は樹脂の凸部、３８はレジスト、３８ａは突起、３８ｂはパターン、３９はＵＶ硬化性の樹脂、３９ａは凹部、４０はＵＶ光、５０、５１、５２はエッチングガス、１１０は支持部、１２１、１２２はガイド支柱、１３０は可動支持部、１４０は固定支持部、１５０は基板ホルダー、１５５は支持部、１６０は支持部、１７０は照射レンズ系、１８０は光ファイバー、１９０はステッピングモータ、１９５はボールネジである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process sectional view of an example of an embodiment of the imprint method of the present invention, and FIG. 2A is a schematic configuration diagram of an example of an embodiment of the imprint apparatus of the present invention. b) is a view showing a partial cross section of an example of the A1 portion of FIG. 1A, FIG. 3 is a process cross sectional view of an example of a method of forming a mold member, and FIG. FIG. 5 is a process cross-sectional view after imprinting, and FIG. 6 illustrates the fitting of a protruding quadrangular pyramid-shaped convex structure and a concave quadrangular pyramid-shaped concave structure. FIG.
3 and 4 are views showing a part of the mold member and the substrate shown in FIG. 1, respectively.
1 to 6, 10 and 10 a are mold members, 10 A is a mold member production material, 11 is a pattern (also referred to as an uneven pattern), 15 is a convex structure, 20 is a substrate, 25 concave structure, and 30 is UV curable. Resin (also referred to simply as resin), 30A is a cured resin, 31 is an uneven pattern of resin, 35 is a resin protrusion, 38 is a resist, 38a is a protrusion, 38b is a pattern, 39 is a UV curable resin, 39a Is a recess, 40 is UV light, 50, 51 and 52 are etching gases, 110 is a support, 121 and 122 are guide columns, 130 is a movable support, 140 is a fixed support, 150 is a substrate holder, and 155 is a support. , 160 is a support portion, 170 is an irradiation lens system, 180 is an optical fiber, 190 is a stepping motor, and 195 is a ball screw.

はじめに、本発明のインプリント方法の実施の形態の１例を説明する。
本例のインプリント方法は、簡単には、数ｎｍ〜数十ｎｍレベルの微細のパターンを、基板上に、インプリント法により形成する方法で、リソグラフィー法により所定の凹凸パターンが形成された平板状の型部材の前記凹凸パターン側と、形成するパターンを支持する基材となる平板状の基板のパタ−ン形成側とを、型部材側を上、基板側を下として向かい合わせ、基板のパタ−ン形成側上にＵＶ硬化性の液状の樹脂を配設した状態で、前記型部材およびまたは基板に対し、前記ＵＶ硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙が所望の形状になるようにして、該ＵＶ硬化性の樹脂をＵＶ硬化させ、更に型部材を硬化した樹脂からはがして基板上に硬化した樹脂からなるパターン部を形成する、インプリント方法である。
そして、型部材およびまたは基板に対し、ＵＶ硬化性の樹脂を加圧するように圧力をかけて加圧するに際して、型部材と基板との基板面に沿う位置合わせ（アライメントとも言う）を、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、凸構造を１組として、互いに嵌合する凹構造、凸構造をそれぞれ型部材側、基板側に分けて、１組以上配設し、これら各組の凹構造、凸構造を、それぞれ、型部材と基板との、位置合わせ部として、それぞれ、凹構造、凸構造を嵌合することにより行うものである。 First, an example of an embodiment of an imprint method according to the present invention will be described.
The imprint method of this example is simply a method of forming a fine pattern of several nanometers to several tens of nanometers on a substrate by an imprint method, and a flat plate on which a predetermined uneven pattern is formed by a lithography method. The concave and convex pattern side of the shaped mold member and the pattern forming side of the flat substrate serving as a base material for supporting the pattern to be formed face each other with the mold member side up and the substrate side down. With the UV curable liquid resin disposed on the pattern forming side, a pressure is applied to the mold member and / or the substrate so as to pressurize the UV curable resin, and the mold member and the substrate. The UV curable resin is UV cured, and the mold member is peeled off from the cured resin to form a pattern portion made of the cured resin on the substrate. In the way .
Then, when pressurizing the mold member and / or the substrate so as to pressurize the UV curable resin, the alignment (also referred to as alignment) of the mold member and the substrate along the substrate surface is fitted to each other. The concave structure and the convex structure held at a predetermined position are set as one set, and the concave structure and the convex structure to be fitted to each other are divided into the mold member side and the substrate side, respectively, and one or more sets are arranged. The concave structure and the convex structure are performed by fitting the concave structure and the convex structure, respectively, as alignment portions between the mold member and the substrate.

図１に基づき本例のインプリント方法を説明する。
まず、互いに嵌合する凸構造１５、凹構造２５を備えた型部材１０、基板２０を予め準備しておき、型部材１０を上側、基板２０を下側として、これらを互いに向き合った状態で、隙間をあけておく。（図１（ａ））
位置合わせ部を形成する凸構造１５、凹構造２５による位置合わせが行えるように、予め光学的に粗い位置合わせをしておく。
図１においては、型部材１０、基板２０には、それぞれ、互いに嵌合することにより位置合わせを行う凸構造１５、凹構造２５の組を備えているものを示しているが、これに限定はされず、例えば、型部材１０側に凹構造、基板２０に凸構造を形成して位置合わせ部を形成しても良い。
尚、本例においては、互いに嵌合する凸構造、凹構造からなる同じ構造サイズの位置合わせ部を、基板面に沿う方向の間隙の安定性から３個用いているが、便宜上、図１では２個だけ示されている。
位置合わせ部の数としては、基板面に沿う方向の間隙の安定性や精度が確保できれば１個でもよく、位置合わせ部の数は、精度、作業性等から適宜決める。 The imprint method of this example will be described with reference to FIG.
First, the mold member 10 and the substrate 20 having the convex structure 15 and the concave structure 25 to be fitted to each other are prepared in advance, with the mold member 10 on the upper side and the substrate 20 on the lower side, and facing each other, Leave a gap. (Fig. 1 (a))
The optically rough alignment is performed in advance so that the alignment by the convex structure 15 and the concave structure 25 forming the alignment portion can be performed.
In FIG. 1, the mold member 10 and the substrate 20 are each provided with a set of a convex structure 15 and a concave structure 25 that are aligned by being fitted to each other. Instead, for example, the alignment portion may be formed by forming a concave structure on the mold member 10 side and a convex structure on the substrate 20.
In this example, three alignment portions having the same structure size composed of a convex structure and a concave structure that are fitted to each other are used because of the stability of the gap in the direction along the substrate surface. Only two are shown.
The number of alignment portions may be one as long as the stability and accuracy of the gap in the direction along the substrate surface can be ensured, and the number of alignment portions is appropriately determined from accuracy, workability, and the like.

本例では、パターン１１は凸構造１５と一緒に、位置精度の良い位置精度管理ができる電子線露光方法でパターニングされたリソグラフィー法により作製しておく。
例えば、型部材１０の作製方法は、図３に示すような処理で行われる。
型部材作製用素材１０Ａの一面にレジスト３８を塗布し（図３（ａ））、電子線露光装置で、レジスト３８の各領域にそれぞれ、所定のドーズ量で電荷を注入するように、露光描画を行うことにより、現像後、図３（ｂ）に示すような、ドーズ量分布に対応したレジスト像を得ることができる。
次いで、レジスト像をマスクとして、レジスト３８、型部材作製用素材１０Ａを所定のエッチングレートの比（ここでは１に近い）でプラズマエッチングして、図３（ｄ）のように、レジスト像が形成された型部材１０を得ることができる。
例えば、型部材作製用素材１０Ａが石英ガラス基板である場合には、フッ素系のガスに酸素を所定量混入したガスをエッチングガス５１として、エッチングレートを調整することができる。
尚、型部材には、適宜、そのパターン側表面に後述するＵＶ光にて硬化した樹脂との剥離を容易とするための離型剤を配設しておく。 In this example, the pattern 11 is prepared together with the convex structure 15 by a lithography method that is patterned by an electron beam exposure method that can manage positional accuracy with good positional accuracy.
For example, the manufacturing method of the mold member 10 is performed by a process as shown in FIG.
A resist 38 is applied to one surface of the mold member manufacturing material 10A (FIG. 3A), and exposure drawing is performed by an electron beam exposure apparatus so that charges are injected into each region of the resist 38 at a predetermined dose amount. By performing the above, a resist image corresponding to the dose distribution as shown in FIG. 3B can be obtained after development.
Next, using the resist image as a mask, the resist 38 and the mold member preparation material 10A are plasma etched at a predetermined etching rate ratio (here, close to 1) to form a resist image as shown in FIG. The molded mold member 10 can be obtained.
For example, when the mold member manufacturing material 10A is a quartz glass substrate, the etching rate can be adjusted by using, as the etching gas 51, a gas in which a predetermined amount of oxygen is mixed into a fluorine-based gas.
The mold member is appropriately provided with a mold release agent for facilitating peeling from a resin cured with UV light described later on the pattern side surface.

また、基板２０への凹構造２５の形成は、例えば、図４に示す処理工程で行われる。
予め、前述の図３の処理工程のようにして、突起構造１５Ａを備えた型部材１０ａを形成しておき、本例のインプリント方法と同様（後述するが）、これと基板２０間にＵＶ硬化性の樹脂３９を挟み加圧し、突起構造１５Ａの形状を樹脂３９に形成した状態で（図４（ａ））、ＵＶ硬化し、型部材１０ａをはがし、プラズマエッチングを行い（図４（ｂ））、硬化した樹脂を全体的に膜減りさせ（図４（ｃ））、更に、レジスト３９と、基板２０とを所定のエッチングレートの比（ここでは１に近い）でプラズマエッチングして、図４（ｄ）に示すように凹構造２５を基板２０に形成することができる。 Further, the formation of the concave structure 25 on the substrate 20 is performed, for example, in the processing step shown in FIG.
A mold member 10a provided with a protruding structure 15A is formed in advance as in the processing step of FIG. 3 described above, and UV is interposed between this and the substrate 20 in the same manner as in the imprint method of this example (described later). In a state where the curable resin 39 is sandwiched and pressed to form the protrusion structure 15A on the resin 39 (FIG. 4A), UV curing is performed, the mold member 10a is peeled off, and plasma etching is performed (FIG. 4B). )), The film thickness of the cured resin is reduced (FIG. 4C), and the resist 39 and the substrate 20 are plasma etched at a predetermined etching rate ratio (here, close to 1), A concave structure 25 can be formed on the substrate 20 as shown in FIG.

次いで、基板２０上に、パターニング用のＵＶ硬化性の液状樹脂を、十分な量、載置しておく。（図１（ｂ））
ＵＶ硬化性の液状樹脂３０としては、例えば、ウレタン系，アクリル系，エポキシ系，ウレタンアクリレート系等のＵＶ硬化性樹脂が挙げられる。
更に、ＵＶ硬化性樹脂について説明しておく。
本例に使用されるＵＶ硬化性樹脂としては、少なくとも１個以上の官能基を有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射することにより発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成を行うモノマーやオリゴマーなどからなるものが用いられる。
ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反応の原因となる原子団または結合様式である。
このようなモノマー、オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコンアクリレートなどのアクリル型、および不飽和ポリエステル／スチレン系、ポリエン／スチレン系などの非アクリル系が挙げられるが、中でも、硬化速度、物性選択の幅の広さからアクリル型が好ましい。
このようなアクリル型の代表例を以下に示す。
まず、単官能基のものとしては、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルＥＯ付加物アクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクトン付加したアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フルフリルアルコールのカプロラクトン付加物アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４、４−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート、３−メチル−５、５−ジメチル−１、３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート等を挙げることができる。
また、多官能基のものとしては、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、１、６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンのアセタール化合物のジアクリレート、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] プロパン、２、２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル] メタン、水添ビスフェノールエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロビレンオキサイド付加物トリアクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートペンタアクリレート混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物アクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、２−アクリロイロキシエチルオスフェート等を挙げることができる。
使用されるＵＶ硬化性樹脂に含有される光重合開始剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものから選択して用いることができる。
具体的には、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゾエート系、α−アシロキシムエステル等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等のイオウ化合物、２、４、６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキシド等のリン化合物等を挙げることができる。 Next, a sufficient amount of UV curable liquid resin for patterning is placed on the substrate 20. (Fig. 1 (b))
Examples of the UV curable liquid resin 30 include UV curable resins such as urethane, acrylic, epoxy, and urethane acrylate.
Further, the UV curable resin will be described.
The UV curable resin used in this example has at least one functional group and performs ion polymerization or radical polymerization with ions or radicals generated by irradiating the photopolymerization initiator with curing energy rays. Those composed of monomers or oligomers that increase the molecular weight or form a crosslinked structure are used.
The functional group referred to here is an atomic group or bonding mode that causes a reaction such as a vinyl group, a carboxyl group, or a hydroxyl group.
Examples of such monomers and oligomers include acrylic types such as epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, and silicon acrylate, and non-acrylic types such as unsaturated polyester / styrene and polyene / styrene. Among them, the acrylic type is preferable because of the wide range of curing speed and physical property selection.
A typical example of such an acrylic type is shown below.
First, as monofunctional groups, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl EO adduct acrylate, ethoxydiethylene glycol acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate caprolactone adduct, 2 -Phenoxyethyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate, nonylphenol EO adduct acrylate, acrylate obtained by adding caprolactone to nonylphenol EO adduct, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, caprolactone adduct acrylate of furfuryl alcohol, acryloyl Morpholine, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopent Nyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, 4,4-dimethyl-1,3-dioxolane caprolactone adduct, 3-methyl-5,5-dimethyl-1,3-dioxolane caprolactone Examples include adduct acrylates.
In addition, examples of polyfunctional groups include hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester diacrylate, and hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester. Caprolactone adduct diacrylate, acrylic acid adduct of diglycidyl ether of 1,6-hexanediol, diacrylate of acetal compound of hydroxypivalaldehyde and trimethylolpropane, 2,2-bis [4- (acryloyloxydi) Ethoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (acryloyloxydiethoxy) phenyl] methane, hydrogenated bisphenol ethylene oxide adduct Relate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane propylene oxide adduct triacrylate, glycerin propylene oxide adduct triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate pentaacrylate mixture, di Examples include pentaerythritol caprolactone adduct acrylate, tris (acryloyloxyethyl) isocyanurate, 2-acryloyloxyethyl maleate, and the like.
The photopolymerization initiator contained in the UV curable resin to be used is not particularly limited and can be selected from known ones.
Specifically, carbonyl compounds such as acetophenone, benzophenone, Michler ketone, benzyl, benzoin, benzoin ether, benzyldimethyl ketal, benzoin benzoate, α-acyloxime ester, tetramethylthiuram monosulfide, thioxanthones And sulfur compounds such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxide and the like.

次いで、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて、型部材と基板との間隙におけるＵＶ硬化性の液状の樹脂が所望の形状になるようにして、該ＵＶ硬化性の樹脂をＵＶ硬化させる。（図１（ｃ））
型部材１０と基板２０とは、パターン１１、凸構造１５領域以外では、通常、その製造上、両者間には、薄い樹脂３０が形成されるようになる。
型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の液状の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて加圧するに際して、型部材と基板との基板面に沿う位置合わせ（アライメントとも言う）を、互いに嵌合し、所定の位置で保持される凹構造２５、凸構造１５を１組の位置合わせ部として、それぞれ、位置合わせ部の凹構造、凸構造を嵌合することにより行う。
尚、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかける加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを用い、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うようにした場合には、位置合わせをスムーズに行える。
例えば、図６に示すように、微調整を行う凸構造６１１、凹構造６２１からなる位置合わせ部と、粗調整を行う凸構造６１２、凹構造６２２からなる位置合わせ部とを用いた場合で、且つ、凸構造６１１、６１２は突出した四角錐形状、凹構造６２１、６２２は凹んだ形状の四角錐形状である場合、前記加圧に際して、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合が、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合が早めに行われ、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うことができる。
次いで、更に型部材１０を硬化した樹脂３０Ａからはがして基板２０上に硬化した樹脂３０Ａからなるパターン部を形成される。
ここで、予め、型部材側の表面にはがれを容易とするための離型剤が配設されている場合には、剥れを容易とすることができる。
このようにして、基板２０上に、硬化した樹脂３０Ａによるパタ−ンを形成するのが、本例のインプリント方法である。 Next, pressure is applied to the mold member 10 and / or the substrate 20 so as to pressurize the UV curable resin 30 so that the UV curable liquid resin in the gap between the mold member and the substrate has a desired shape. Then, the UV curable resin is UV cured. (Fig. 1 (c))
The mold member 10 and the substrate 20 are usually formed with a thin resin 30 between them except for the pattern 11 and the convex structure 15 region.
When pressurizing the mold member 10 and / or the substrate 20 so as to pressurize the UV curable liquid resin 30, alignment (also referred to as alignment) of the mold member and the substrate along the substrate surface is performed. The concave structure 25 and the convex structure 15 that are fitted to each other and held at a predetermined position are used as a pair of alignment parts, and the concave structure and the convex structure of the alignment part are respectively fitted.
In addition, when applying pressure to apply pressure to the mold member 10 and / or the substrate 20 so as to pressurize the UV curable resin 30, an alignment unit for coarse position adjustment that performs rough alignment between the mold member and the substrate And when pressing, when using the position adjustment section for fine adjustment of the position of the mold member and the substrate, the fine adjustment of the position from the rough position adjustment step by step, Smooth alignment.
For example, as shown in FIG. 6, in the case of using an alignment portion composed of a convex structure 611 and a concave structure 621 for fine adjustment, and an alignment portion composed of a convex structure 612 and a concave structure 622 for coarse adjustment, Further, when the convex structures 611 and 612 are protruding quadrangular pyramid shapes and the concave structures 621 and 622 are concave pyramid shapes, the fitting of the convex structure 612 and the concave structure 622 during the pressurization is a convex structure. 611, the concave structure 621 is fitted early, and the fine position adjustment can be performed from the coarse position adjustment step by step.
Next, the mold member 10 is further peeled off from the cured resin 30 A to form a pattern portion made of the cured resin 30 A on the substrate 20.
Here, when a release agent for facilitating peeling is disposed in advance on the surface of the mold member, peeling can be facilitated.
In this way, the imprint method of this example forms a pattern of the cured resin 30 A on the substrate 20.

この後の処理としては、図５（ａ）に示すように、硬化した樹脂３０Ａを全体的にプラズマエッチングにより膜減りさせ、図５（ｂ）に示すように、基板上に硬化した樹脂３０Ａによるパターンのみを形成することができる。
更に、この後、先に図７の工程で説明したように、硬化した樹脂３０Ａをマスクとして、リフトオフ法によるパターン形成（図７（ｅ）〜図７（ｆ１）〜図７（ｇ１）工程に相当）あるいは、エッチング工程（図７（ｅ）〜図７（ｆ）〜図７（ｇ）工程に相当）を行う。 As the subsequent processing, as shown in FIG. 5A, the cured resin 30A is entirely reduced by plasma etching, and as shown in FIG. 5B, the cured resin 30A is cured on the substrate. Only patterns can be formed.
Further, as described in the process of FIG. 7, the pattern formation by the lift-off method is performed using the cured resin 30A as a mask (FIG. 7 (e) to FIG. 7 (f1) to FIG. 7 (g1) process. Or an etching step (corresponding to the steps of FIGS. 7 (e) to 7 (f) to 7 (g)).

次に、このようなインプリント方法を実施するインプリント装置について、図２に基づいて簡単に、説明する。
尚、これを以って、本発明のインプリント装置の実施の形態の１例の説明に代える。
図２に示すインプリント装置においては、ＵＶ光に透明な型部材１０を上側、基板２０を下側として、型部材１０のパターン側、基板２０のパターン形成側を互いに向き合うようにして、それぞれ、水平に、型部材１０はＵＶ光に透明なサファイア基板からなる支持部１６０に保持され、また、基板１２０は基板ホルダー１５０に保持されている。
支持部１６０、型部材１０は、一体的に固定支持部１４０にて保持固定され、また、支持部１５５は、ガイド支柱に沿い上下に制御して移動できる可動支持部１３０に保持固定されている。
可動支持部１３０は、制御されたステッピングモーター１９０を駆動源とし、ボールネジ１９５により上下移動されるもので、可動支持部１３０の制御された上下移動により、型部材１０と基板２０との間隙を制御することができる。
基板ホルダー１５０としては、例えば、基板２０の上面側を揃えるように弾性体等により、基板の下面側から圧をかけて固定する形態のものが挙げられるが、これに、限定はされない。
図２に示すインプリント装置は、ＵＶ光に透明な型部材１０の上側、サファイア基板からなる支持部１６０上側に、照射レンズ系１７０を備え、該照射レンズ系１７０は光ファイバー１８０に接続されており、光ファイバー１８０から供給され、照射レンズ系１７０で制御されたＵＶ光は、サファイア基板からなる支持部１６０、型部材１０を通過し、型部材１０と基板２０間のＵＶ硬化性の樹脂（図１の３０）を照射することができる。 Next, an imprint apparatus that performs such an imprint method will be briefly described with reference to FIG.
Note that this replaces the description of an example of the embodiment of the imprint apparatus according to the present invention.
In the imprint apparatus shown in FIG. 2, the mold member 10 transparent to UV light is on the upper side, the substrate 20 is on the lower side, the pattern side of the mold member 10 and the pattern formation side of the substrate 20 face each other, Horizontally, the mold member 10 is held by a support unit 160 made of a sapphire substrate transparent to UV light, and the substrate 120 is held by a substrate holder 150.
The support portion 160 and the mold member 10 are integrally held and fixed by a fixed support portion 140, and the support portion 155 is held and fixed to a movable support portion 130 that can be controlled to move up and down along the guide column. .
The movable support portion 130 is moved up and down by a ball screw 195 using a controlled stepping motor 190 as a drive source, and the gap between the mold member 10 and the substrate 20 is controlled by the controlled vertical movement of the movable support portion 130. can do.
Examples of the substrate holder 150 include a configuration in which the substrate 20 is fixed by applying pressure from the lower surface side of the substrate with an elastic body or the like so that the upper surface side of the substrate 20 is aligned, but is not limited thereto.
The imprint apparatus shown in FIG. 2 includes an irradiation lens system 170 on the upper side of the mold member 10 transparent to UV light and on the upper side of the support portion 160 made of a sapphire substrate, and the irradiation lens system 170 is connected to an optical fiber 180. The UV light supplied from the optical fiber 180 and controlled by the irradiation lens system 170 passes through the support member 160 made of a sapphire substrate and the mold member 10, and UV curable resin between the mold member 10 and the substrate 20 (FIG. 1). 30) can be irradiated.

図２（ｂ）においては、型部材１０、基板２０には、それぞれ、互いに嵌合することにより位置合わせを行う凸構造１５、凹構造２５の組を備えているものを示しているが、これに限定はされず、例えば、型部材１０側に凹構造、基板２０に凸構造を形成して位置合わせ部を形成しても良い。
尚、ここでは、位置合わせ部による位置合わせが行えるように、予め光学的に粗い位置合わせをしておくことが前提となっている。
型部材１０としては、基板２０側の凸構造と嵌合し、所定の位置で保持される凹構造、あるいは、基板側の凹構造と嵌合し、所定の位置で保持される凸構造を、１以上備えているものが適用でき、その各凸構造はこれと嵌合する基板側の凹構造とで、またその各凹構造はこれと嵌合する基板側の凸構造とで、それぞれ、位置合わせ部を形成する。
そして、このような位置合わせ部を、複数配するものである場合において、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかける加圧に際し、型部材と基板との、粗い位置合わせを行う位置粗調整用の位置合わせ部と、加圧に際し、型部材と基板との、位置の微調整を行う位置微調整用の位置合わせ部とを、備えており、段階的に位置粗調整から位置微調整を行うように、加圧の際により早く嵌合する、凸構造、凹構造の組からなる位置合わせ部ほど、粗い位置調整用の位置合わせ部とすることにより、位置合わせ動作をスムーズなものとできる。
例えば、図６において、前記加圧に際して、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合が、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合が早めに行われるが、ここで、凸構造６１２、凹構造６２２の嵌合による位置精度は緩く、凸構造６１１、凹構造６２１の嵌合による位置精度は厳しい場合がこれに当たる。
また、各位置合わせ部における凸構造が突出した四角錐構造（ピラミッド構造とも言う）で、凹構造は前記四角錐構造に嵌合する、凹んだ四角錐構造である場合には、先にも述べたが、凸構造と凹構造の嵌合は、図６の凸構造６１２、凹構造６２２のように、凸構造と凹構造の各対応する面にて、それぞれ、ガイドされるようにして行われるため、嵌合する凸構造と凹構造のサイズが、位置調整のできる範囲を決めるものと言える。
尚、凹凸パターンと、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下のパターニング方法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されたものである場合には、位置合わせ精度の高いものとでき、数μｍ〜数十μｍレベルの微細パターン形成にも対応できる。
このようなパターニング方法としては、例えば、公知の電子線露光方法が挙げられる。 In FIG. 2B, the mold member 10 and the substrate 20 are each provided with a set of a convex structure 15 and a concave structure 25 that are aligned by being fitted to each other. However, the alignment portion may be formed by forming a concave structure on the mold member 10 side and a convex structure on the substrate 20, for example.
Here, it is assumed that optically coarse alignment is performed in advance so that alignment by the alignment unit can be performed.
As the mold member 10, a concave structure that fits with a convex structure on the substrate 20 side and is held at a predetermined position, or a convex structure that fits with a concave structure on the substrate side and is held at a predetermined position, One or more of them can be applied, and each convex structure is a concave structure on the board side to be fitted with the convex structure, and each concave structure is a position on the board side convex structure to be fitted with the concave structure. A mating part is formed.
In the case where a plurality of such alignment portions are arranged, when applying pressure to pressurize the UV curable resin 30 against the mold member 10 and / or the substrate 20, It includes a position adjustment section for coarse position adjustment that performs rough alignment with the substrate, and a position adjustment section for position fine adjustment that performs fine adjustment of the position of the mold member and the substrate during pressurization. In order to perform the fine adjustment from the coarse position adjustment step by step, the alignment part consisting of a convex structure and a concave structure that fits earlier in the pressurization is a coarse alignment part. As a result, the alignment operation can be made smooth.
For example, in FIG. 6, during the pressurization, the convex structure 612 and the concave structure 622 are fitted with the convex structure 611 and the concave structure 621 early. Here, the convex structure 612 and the concave structure 622 are fitted. This is a case where the positional accuracy due to the fitting is loose, and the positional accuracy due to the fitting of the convex structure 611 and the concave structure 621 is severe.
In addition, in the case of a quadrangular pyramid structure (also referred to as a pyramid structure) in which the convex structure in each alignment portion protrudes and the concave structure is a concave quadrangular pyramid structure that fits into the quadrangular pyramid structure, it is also described above. However, the fitting between the convex structure and the concave structure is performed so as to be guided on the corresponding surfaces of the convex structure and the concave structure as in the convex structure 612 and the concave structure 622 in FIG. Therefore, it can be said that the size of the convex structure and the concave structure to be fitted determines the range in which the position can be adjusted.
In the case where the concavo-convex pattern and the convex structure or the concave structure forming each alignment portion are formed together by a lithography method patterned by a patterning method under the same positional accuracy control with good positional accuracy. In this case, the positioning accuracy can be high, and it is possible to cope with the formation of fine patterns of several μm to several tens μm level.
Examples of such a patterning method include a known electron beam exposure method.

尚、図２においては図示していないが、先に述べた嵌合する凸構造、凹構造からなる位置合わせ部とは別の、基板２０側に設けられた位置合わせ用のマークと型部材１０側に用けた位置合わせ用のマークとを、光学的に型部材１０の上側、サファイア基板からなる支持部１６０上側からの光（レーザ光）により光学的位置合わせを行う、アライメント機構も備えている。
また、図２において明記されていないが、基板ホルダー１５０を所定温度に調整するための温度調整用の加熱部を備えている。
尚、本例では、照射レンズ系１７０とこれに接続する光ファイバー１８０を設け、これによりＵＶ光の照射を行うものであるが、これに限定はされない、Ｈｇ灯（３６５ｎｍ等）を用いても良い。 Although not shown in FIG. 2, the alignment mark and the mold member 10 provided on the substrate 20 side, which are different from the alignment portion having the convex structure and the concave structure to be fitted as described above. There is also provided an alignment mechanism for optically aligning the alignment mark applied to the side with light (laser light) from the upper side of the mold member 10 and from the upper side of the support portion 160 made of a sapphire substrate. .
Although not clearly shown in FIG. 2, a temperature adjustment heating unit for adjusting the substrate holder 150 to a predetermined temperature is provided.
In this example, the irradiation lens system 170 and the optical fiber 180 connected to the irradiation lens system 170 are provided to irradiate UV light. However, the present invention is not limited to this, and an Hg lamp (365 nm or the like) may be used. .

そして、例えば、以下のように動作させて、先に述べた図１に示すインプリント方法を行う。
先ず、可動支持部１３０を下側に充分下げた状態で、型部材１０、基板２０を、それぞれセットする。
次いで、可動支持部１３０を上移動させ、型部材１０と基板２０とが所定の間隔となった時点で、図２（ｂ）に示すように、パターン形成用のＵＶ硬化性の樹脂３０を基板２０上に載置する。
前述の図示していないアライメント機構により、概略の位置合わせをしながら、更に、可動支持部１３０を上移動させ、図１（ｂ）に示す凸構造１５、凹構造２５が次第に嵌合して位置合わせが行われ、先に述べたように、型部材１０およびまたは基板２０に対し、ＵＶ硬化性の樹脂３０を加圧するように圧力をかけて、型部材１０と基板２０との間隙が所望の形状になるようにし、この状態で、照射レンズ系１７０からＵＶ光を照射し、ＵＶ硬化性の樹脂３０をＵＶ硬化させる。
硬化後、可動支持部１３０を下移動させ、型部材１０を硬化した樹脂からはがす。
このような動作を行うことにより、図１（ｄ）に示すように、基板２０上に硬化した樹脂３０Ａによりパターンを形成することができる。 Then, for example, the imprint method shown in FIG. 1 described above is performed by operating as follows.
First, the mold member 10 and the substrate 20 are set in a state where the movable support portion 130 is sufficiently lowered to the lower side.
Next, the movable support portion 130 is moved upward, and when the mold member 10 and the substrate 20 reach a predetermined interval, as shown in FIG. 2B, the UV curable resin 30 for pattern formation is placed on the substrate. 20 is mounted.
The movable support portion 130 is further moved upward while roughly aligning by the alignment mechanism (not shown), and the convex structure 15 and the concave structure 25 shown in FIG. As described above, pressure is applied to the mold member 10 and / or the substrate 20 so as to pressurize the UV curable resin 30, so that the gap between the mold member 10 and the substrate 20 is desired. In this state, UV light is irradiated from the irradiation lens system 170, and the UV curable resin 30 is UV cured.
After curing, the movable support part 130 is moved downward, and the mold member 10 is peeled off from the cured resin.
By performing such an operation, a pattern can be formed from the cured resin 30A on the substrate 20, as shown in FIG.

次に、上記のインプリント方法、インプリント装置を用いて、半導体素子形成のための各層のパターニングを行う１例について説明しておく。
本例では、基板がウエーハで、各層のパターニングを行うための型部材が石英ガラス基板を素材とする。
本例においては、予め、各層のパターニングを行うための型部材として、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下の公知の電子線露光法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成され、且つ、各型部材の位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、それぞれ、互いに前記同じ位置精度管理下の同じ位置に、同じ形状に形成されたものを用いる。
一方また、基板には、その各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、前記型部材の１つの各位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造からインプリント法により形成しておく。
そして、上記のインプリント方法、インプリント装置を用いて、順次各層のパターンを形成していく。
各層のパターンの形成において、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、位置合わせの基準として、これに対応する各層の型部材の置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を嵌合することにより、位置合わせを行う。
このように、各層のパターンの形成において、基板側の各位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造を、位置合わせの基準としており、且つ、各層のパターニングを行うための型部材が、それぞれ、その凹凸パターンと、その位置合わせ部を形成する型部材の凸構造あるいは凹構造とは、位置精度の良い同じ位置精度管理下の公知の電子線露光法でパターニングされたリソグラフィー法により一緒に形成されていることにより、各層の型部材のパターンと位置合わせ部を形成する凸構造あるいは凹構造との位置管理が層間の型部材についてできており、これにより、各層の型部材を用いて半導体ウエーハである基板に形成される各層のパターン形成は、型部材のパターン形成精度と同レベルの位置精度で行うことができる。
即ち、本半導体素子形成のためのパターニング方法は、数μｍ〜数十μｍレベルのパターン幅を有する半導体素子の形成を可能としている。
Next, an example of patterning each layer for forming a semiconductor element using the above imprint method and imprint apparatus will be described.
In this example, the substrate is a wafer, and a mold member for patterning each layer is made of a quartz glass substrate.
In this example, as a mold member for performing patterning of each layer, the concave / convex pattern and the convex structure or concave structure of the mold member forming the alignment portion have the same positional accuracy with high positional accuracy. Convex structures or concave structures that are formed together by a lithography method patterned by a well-known electron beam exposure method under management and that form an alignment portion of each mold member are respectively under the same positional accuracy control. Those formed in the same position and in the same shape are used.
On the other hand, on the substrate, a convex structure or a concave structure forming each alignment portion is formed by an imprint method from the convex structure or the concave structure of the mold member forming one alignment portion of the mold member. Keep it.
Then, the pattern of each layer is sequentially formed by using the above-described imprint method and imprint apparatus.
In the formation of the pattern of each layer, the convex structure or concave structure forming each alignment portion on the substrate side is used as a reference for alignment, and the convex structure or concave structure forming the alignment portion of the mold member of each layer corresponding thereto By aligning, the alignment is performed.
Thus, in forming the pattern of each layer, the convex structure or the concave structure forming each alignment portion on the substrate side is used as a reference for alignment, and the mold members for patterning each layer are respectively The concavo-convex pattern and the convex structure or concave structure of the mold member forming the alignment portion are formed together by a lithography method patterned by a known electron beam exposure method under the same positional accuracy control with good positional accuracy. Therefore, the position management of the pattern structure of each layer and the convex structure or the concave structure forming the alignment portion can be performed for the interlayer mold member. The pattern formation of each layer formed on a certain substrate can be performed with the same level of position accuracy as the pattern formation accuracy of the mold member.
That is, the patterning method for forming the semiconductor element enables formation of a semiconductor element having a pattern width of several μm to several tens μm.

本発明のインプリント方法の実施の形態の１例の工程断面図である。It is process sectional drawing of an example of embodiment of the imprint method of this invention. 図２（ａ）は本発明のインプリント装置の実施の形態の１例の概略構成図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ１部の１例の一部断面を示した図である。FIG. 2A is a schematic configuration diagram of an example of an embodiment of an imprint apparatus according to the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing a partial cross section of an example of an A1 portion in FIG. It is. 型部材の形成方法の１例の工程断面図である。It is process sectional drawing of an example of the formation method of a mold member. 基板への位置合わせ部を構成する凹構造部の形成方法の１例の工程図である。It is process drawing of an example of the formation method of the concave structure part which comprises the position alignment part to a board | substrate. インプリント後の工程断面図である。It is process sectional drawing after an imprint. 突出した四角錐状の凸構造、凹んだ四角錐状の凹構造の嵌合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating fitting of the convex structure of the protruding quadrangular pyramid, and the concave structure of the concave quadrangular pyramid. 従来のインプリント方法の工程断面図である。It is process sectional drawing of the conventional imprint method.

Explanation of symbols

１０、１０ａ型部材
１０Ａ型部材作製用素材
１１パターン（凹凸パターンとも言う）
１５凸構造
２０基板
２５凹構造
３０ＵＶ硬化性の樹脂（単に樹脂とも言う）
３０Ａ硬化した樹脂
３１樹脂の凹凸パターン
３５樹脂の凸部
３８レジスト
３８ａ突起
３８ｂパターン
３９ＵＶ硬化性の樹脂
３９ａ凹部
４０ＵＶ光
５０、５１、５２エッチングガス
１１０支持部
１２１、１２２ガイド支柱
１３０可動支持部
１４０固定支持部
１５０基板ホルダー
１５５支持部
１６０支持部
１７０照射レンズ系
１８０光ファイバー
１９０ステッピングモータ
１９５ボールネジ
７１０型部材（モールドとも言う）
７１１凸型のパターン
７２０半導体ウェハ
７２１パターン
７３０レジスト
７３１圧痕部
７４０反応性イオンエッチングガス
７５０膜
７５１膜パターン

10, 10a mold member 10A mold member production material 11 pattern (also referred to as uneven pattern)
15 Convex structure 20 Substrate 25 Concave structure 30 UV curable resin (also simply referred to as resin)
30A Cured resin 31 Resin concavo-convex pattern 35 Resin convex portion 38 Resist 38a Protrusion 38b Pattern 39 UV curable resin 39a Concave portion 40 UV light 50, 51, 52 Etching gas 110 Support portion 121, 122 Guide column 130 Movable support portion 140 Fixed support part 150 Substrate holder 155 Support part 160 Support part 170 Irradiation lens system 180 Optical fiber 190 Stepping motor 195 Ball screw 710 Mold member (also called mold)
711 Convex pattern 720 Semiconductor wafer 721 Pattern 730 Resist 731 Indentation 740 Reactive ion etching gas 750 Film 751 Film pattern

Claims

The concavo-convex pattern side of a flat mold member on which a predetermined concavo-convex pattern is formed by a lithography method, and the pattern formation side of a flat substrate serving as a base material supporting the pattern to be formed are With the substrate side facing down, with the radiation curable liquid resin disposed on the pattern forming side of the substrate, pressure is applied to pressurize the resin against the mold member and / or substrate. The pattern portion is made of a resin cured on the substrate by curing the resin by radiation so that the resin in the gap between the mold member and the substrate has a desired shape, and then curing the resin from the cured resin. In the imprinting method, the concave structure and the convex structure that are fitted to each other at the time of the pressurization and are held together at a predetermined position are set as one set. Mold member side, One or more sets are arranged separately on the plate side, and each set consisting of the concave structure and the convex structure is aligned at the alignment section as an alignment section between the mold member and the substrate. An imprint method characterized by the above.

The imprint method according to claim 1, wherein when pressing is performed, a positioning unit for coarse positioning between the mold member and the substrate, and a rough alignment between the mold member and the substrate, and when pressing, between the mold member and the substrate, An imprinting method comprising performing fine adjustment of position from coarse position adjustment stepwise using a position adjustment unit for fine adjustment of position.

3. The imprint method according to claim 1, wherein the concavo-convex pattern of the mold member and the convex structure or the concave structure of the mold member forming each alignment portion are the same with high positional accuracy. An imprint method characterized by being formed together by a lithography method patterned by a patterning method under position accuracy control.

4. The imprint method according to claim 3, wherein the patterning method is an electron beam exposure method.

5. The imprint method according to claim 1, wherein the substrate is a wafer and is used for patterning each layer for forming a semiconductor element.

The imprint method according to claim 1, wherein the mold member is made of a quartz glass substrate.

The concavo-convex pattern side of a flat mold member on which a predetermined concavo-convex pattern is formed by a lithography method, and the pattern formation side of a flat substrate serving as a base material supporting the pattern to be formed are With the substrate side facing down, with the radiation curable liquid resin disposed on the pattern forming side of the substrate, pressure is applied to pressurize the resin against the mold member and / or substrate. The resin in the gap between the mold member and the substrate is formed into a desired shape, the resin is radiation-cured, and the mold member is peeled off from the cured resin, and the pattern is made of the resin cured on the substrate. An imprinting device for forming a portion, wherein the concave structure and the convex structure are fitted to each other when the pressurization is performed, and the concave structure and the convex structure are held together at a predetermined position. The mold member The imprint is characterized in that one or more sets are arranged separately on the substrate side, and each set consisting of the concave structure and the convex structure is used as an alignment portion between the mold member and the substrate. apparatus.

The imprint apparatus according to claim 7, wherein a plurality of alignment portions each including a set of a concave structure and a convex structure that are fitted to each other and held at a predetermined position are arranged. A positioning unit for coarse positioning between the mold member and the substrate, and a positioning unit for fine positioning to finely adjust the position between the mold member and the substrate during pressurization. An imprint apparatus comprising:

The imprint apparatus according to claim 8, wherein the alignment unit is formed by a combination of a convex structure and a concave structure that is fitted earlier in the pressurization so as to perform the positional coarse adjustment to the fine position adjustment step by step. The imprint apparatus is characterized in that it is used as an alignment unit for coarse position adjustment.

10. The imprint apparatus according to claim 7, wherein the convex structure in each alignment portion is a quadrangular pyramid structure (also referred to as a pyramid structure), and the concave structure is fitted into the quadrangular pyramid structure. An imprint apparatus characterized by a concave quadrangular pyramid structure.

11. The imprint apparatus according to claim 7, further comprising a heating unit for temperature adjustment (on the member side and the substrate) on the mold member side or the substrate side. Imprint device.

The concavo-convex pattern side of a flat mold member on which a predetermined concavo-convex pattern is formed by a lithography method, and the pattern formation side of a flat substrate serving as a base material supporting the pattern to be formed are With the substrate side facing down, with the radiation curable liquid resin disposed on the pattern forming side of the substrate, pressure is applied to pressurize the resin against the mold member and / or substrate. The resin in the gap between the mold member and the substrate is formed into a desired shape, the resin is radiation-cured, and the mold member is peeled off from the cured resin, and the pattern is made of the resin cured on the substrate. A mold member having a predetermined concavo-convex pattern formed by lithography, which is used in an imprint apparatus for forming a portion, and is engaged with a convex structure on a substrate side during the pressurization , One or more concave structures held in predetermined positions, or fitted with concave structures on the substrate side and held in predetermined positions, and each convex structure is fitted with this And a concave structure on the substrate side to be mated, and each concave structure is a convex structure on the substrate side to be fitted with the concave structure to form an alignment portion at the time of the pressurization. Mold member.

13. The mold member according to claim 12, wherein the concavo-convex pattern and the convex structure or the concave structure forming each alignment portion are patterned by a patterning method under the same positional accuracy control with good positional accuracy. A mold member formed by the method together.

The mold member according to claim 13, wherein the patterning method is an electron beam exposure method.

A patterning method for each layer for forming a semiconductor element using the imprint method according to any one of claims 1 to 6, wherein a substrate is a wafer, and a mold member for patterning each layer is: The concavo-convex pattern and the convex structure or concave structure of the mold member forming the alignment portion are formed together by a lithography method patterned by a patterning method under the same positional accuracy control with good positional accuracy, and The convex structure or the concave structure forming the alignment portion of each mold member is formed in the same shape at the same position under the same positional accuracy management, and each alignment portion on the substrate side is further formed. The convex structure or the concave structure to be formed is changed by the imprint method from the convex structure or the concave structure of the mold member that forms each positioning portion of the mold member. Formed; then, a convex structure or concave structure forming each positioning unit of the substrate, as a reference, the patterning process for semiconductor device formation, characterized in that performs a patterning of each layer.

The patterning method for forming a semiconductor element according to claim 15, wherein the patterning method is an electron beam exposure method.

17. The patterning method for forming a semiconductor element according to claim 14, wherein a mold member for patterning each layer is made of a quartz glass substrate. Patterning method.