JP2007266308A - パターン転写方法、パターン転写装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットが高いパターン転写方法、パターン転写装置及び電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】パターン転写装置１において、基板上に樹脂を塗布して樹脂膜を成膜する塗布室２を設け、塗布室２に連通され基板を搬送する搬送手段が配設された搬送室３を設け、基板を樹脂のガラス転移点未満の温度まで予備加熱する予備加熱室４を設け、膜の一部を局所的に樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱しつつ、この加熱した部分に基板よりも小さいモールドを押し付けることにより、膜にパターンを転写するプロセス室５を設ける。予備加熱室４及びプロセス室５はそれぞれ搬送室３に連通させる。プロセス室５においては、ステップ・アンド・リピート方式により、膜の複数の領域に繰り返しモールドを押し付けることにより、膜全体にパターンを転写する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターン転写方法、パターン転写装置及び電子デバイスの製造方法に関し、特に、ナノインプリントによるパターン転写方法、パターン転写装置及び電子デバイスの製造方法に関する。

従来より、基板表面に形成された樹脂膜に対して、所定のパターンが形成されたモールドを繰り返し押し当ててパターン転写を行う技術、すなわち、インプリントリソグラフィー技術が知られている。また、この技術を用いて、電子デバイス、バイオチップ及び光学素子等の微細パターンを形成する方法が検討されている。

しかしながら、この技術においては、基板全体を樹脂のガラス転移点以上の温度まで加熱した状態でモールドを樹脂膜に押し付け、その後、基板全体をガラス転移点未満の温度まで冷却し、モールドを樹脂膜から離している。そして、この加熱冷却のサイクルを、モールドを樹脂膜に押し付ける度に繰り返している（例えば、特許文献１参照。）。このため、この方法はスループットが低いという問題がある。

特開２００４−３１９７６２号公報（例えば段落００２４）

本発明の目的は、スループットが高いパターン転写方法、パターン転写装置及び電子デバイスの製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、基板上に形成された膜を前記膜の軟化点未満の温度に予備加熱する工程と、前記膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記膜の前記一部に前記パターンを転写する工程と、を備えたことを特徴とするパターン転写方法が提供される。

本発明の他の一態様によれば、基板上に形成された膜を前記膜の軟化点未満の温度に予備加熱する予備加熱部と、前記膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記膜の前記一部に前記パターンを転写するプロセス部と、を備えたことを特徴とするパターン転写装置が提供される。

本発明の更に他の一態様によれば、基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をこのレジスト膜の軟化点未満の温度に予備加熱する工程と、前記レジスト膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記レジスト膜の前記一部に前記パターンを転写する工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記基板に対して処理を施す工程と、を備えたことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。

本発明の更に他の一態様によれば、基板上に膜を形成する工程と、前記膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をこのレジスト膜の軟化点未満の温度に予備加熱する工程と、前記レジスト膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記レジスト膜の前記一部に前記パターンを転写する工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記膜に対して処理を施す工程と、を備えたことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。

本発明によれば、スループットが高いパターン転写方法、パターン転写装置及び電子デバイスの製造方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るパターン転写装置を例示する平面図であり、
図２は、このパターン転写装置のプロセス室を例示する側面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るパターン転写装置１においては、基板１１（図２参照）上に樹脂を塗布することにより、樹脂からなる膜１２（図２参照）を成膜する塗布室２が設けられている。また、パターン転写装置１には、塗布室２に連通され、基板１１を搬送する搬送手段（図示せず）が配設された搬送室３が設けられている。更に、パターン転写装置１には、基板１１を膜１２を形成する樹脂の軟化点未満の温度まで予備加熱する予備加熱室４が設けられている。なお、軟化点とは、例えば、膜１２を形成する材料が高分子材料の場合はガラス転移点であり、低分子材料の場合は融点である。

更にまた、パターン転写装置１においては、膜１２の一部を局所的に樹脂の軟化点以上の温度に加熱しつつ、この加熱した部分に基板１１よりも小さいモールド７（図２参照）を押し付けることにより、膜１２にパターンを転写するプロセス室５が設けられている。予備加熱室４及びプロセス室５はそれぞれ搬送室３に連通されている。また、塗布室２、搬送室３、予備加熱室４及びプロセス室５はそれぞれチャンバにより構成されており、それぞれの内部を密封できるようになっている。

塗布室２においては、例えばスピンコータ等の成膜装置（図示せず）が設けられており、例えばシリコンウェーハ等の基板１１上に、例えばＰＭＭＡ（Poly Methyl Meth Acrylate：ポリメチルメタクリレート）等の熱可塑性樹脂を、例えば３００ｎｍの厚さに塗布し、膜１２を成膜する。搬送室３に設けられた搬送手段は、基板１１を保持して、塗布室２、予備加熱室４及びプロセス室５の相互間で搬送するものである。

予備加熱室４の内部は温度制御されており、加熱ステージ（図示せず）が設けられている。この加熱ステージは、基板１１の裏面を真空吸着により保持しつつ、基板１１の裏面に対してヘリウム（Ｈｅ）ガスを流すことにより基板１１との間の熱伝導効率を高くして、基板１１を膜１２を形成する材料の軟化点未満の温度、例えば、ＰＭＭＡのガラス転移点未満の温度である７０℃まで加熱するものである。

図２に示すように、プロセス室５においては、基板１１を保持して基板１１の位置を制御すると共に、基板１１及び膜１２の温度をＰＭＭＡのガラス転移温度未満の温度、例えば７０℃に保持する加熱ステージ６が設けられている。また、プロセス室５には、その下面にパターン７ａが形成されており、このパターン７ａを膜１２に対して転写するモールド７が設けられている。モールド７は例えばニッケル（Ｎｉ）により形成されている。モールド７はそれ自体が加熱されており、膜１２に押し付けられたときに、膜１２を例えばＰＭＭＡのガラス転移点以上で且つ融点以下の温度、例えば１２０℃に加熱する。そして、加熱ステージ６が基板１１及び膜１２をモールド７に対して相対的に移動させつつ、モールド７を膜１２に繰り返し押し付けることにより、ステップ・アンド・リピート方式により、膜１２の複数の領域にパターンを転写する。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係るパターン形成装置の動作、すなわち、本実施形態に係るパターン形成方法について説明する。
図３は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、本実施形態に係るパターン転写方法の温度プロファイルを例示するグラフ図である。なお、図３において、実線は基板１１及び膜１２全体の温度を示し、波線は膜１２におけるモールドが押し当てられた領域の温度を示す。また、図３の上部の矢印は対応する時間における基板１１の位置を示しており、例えば「４」の符号を付した矢印は、この時間帯に基板１１が予備加熱室４に位置していることを示す。更に、「ＲＴ」は室温を意味している。

先ず、パターン形成装置１の塗布室２に設けられたスピンコータに、例えばシリコンウェーハである基板１１を装入する。スピンコータは、基板１１の上面に例えばＰＭＭＡを塗布し、ＰＭＭＡからなり厚さが例えば３００ｎｍの膜１２を成膜する。
次に、搬送室３の搬送手段が、膜１２が形成された基板１１を塗布室２から搬送室３を経由して予備加熱室４に搬送し、基板１１を予備加熱室４内の加熱ステージ上に載置する。このとき、加熱ステージは、予め所定の温度に加熱しておく。

予備加熱室４においては、加熱ステージから基板１１を介して膜１２に熱が伝導することにより、図３に示すように、膜１２の温度をそのガラス転移点（Ｔｇ）未満の温度、例えば、７０℃まで加熱し、この温度に保持する。
次に、搬送室３の搬送手段が、予備加熱室４から予備加熱された基板１１を取り出し、搬送室３を介してプロセス室５に搬送し、プロセス室５に設けられた加熱ステージ６上に載置する。

そして、図２及び図３に示すように、プロセス室５においては、加熱ステージ６により、基板１１及び膜１２を、ＰＭＭＡのガラス転移点未満の温度、例えば７０℃に保持する。この状態で、モールド７を膜１２の一部の領域に押し付ける。これにより、モールド７から膜１２に熱が伝導し、膜１２におけるモールド７が押し付けられた領域の温度を膜１２のガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度、例えば１２０℃まで加熱する。これにより、膜１２が軟質化し、モールド７に形成されたパターン７ａが転写される。その後、モールド７を膜１２から離脱させる。これにより、この領域にパターン７ａの反転パターンを形成することができる。次に、加熱ステージ６が基板１１の位置を移動させて、膜１２におけるモールド７が当接する予定の領域に、未だパターンが形成されていない領域を位置させる。そして、この転写及び移動のサイクルを複数回繰り返すステップ・アンド・リピート方式により、膜１２の全面にパターンを転写する。その後、基板１１及び膜１２を室温まで冷却し、パターン形成装置１から取り出す。

次に、本実施形態の効果について説明する。
従来の方法では、基板をプロセス室の加熱ステージ上に搬送してから、膜の温度がガラス転移点以上の温度になるまで、基板を加熱ステージ上で保持するため、この加熱に長時間を要し、スループットが低くなっていた。これに対して、本実施形態によれば、プロセス室５においてプレスを行う前に、予め予備加熱室４で軟化温度の直下まで加熱しておくため、プロセス室５において膜１２の温度を所望の温度まで加熱するための時間を短縮することができる。これにより、複数枚の基板を連続的に処理する場合に、塗布室２における塗布処理と、予備加熱室４における予備加熱処理と、プロセス室５におけるプレス処理と、を並行して実施することができる。例えば、塗布処理、予備加熱処理及びプレス処理のうち、予備加熱処理に最も長時間を要する場合には、予備加熱室４における基板１１の保持枚数を多くすれば、予備加熱処理がボトルネックになることなく、全体のスループットを向上させることができる。

また、従来の方法では、ステップ・アンド・リピート方式によりモールドを膜に対して当接及び離脱させる度に、基板全体を加熱及び冷却していた。このため、基板全体の面積が大きい場合には、加熱及び冷却に相当な時間がかかってしまう。更に、基板全体に対して加熱及び冷却を繰り返すことにより、既に形成したパターンが、その後の加熱により熱変形してしまうことがある。これに対して、本実施形態によれば、モールドを押し付ける領域のみを加熱するため、加熱及び冷却を素早く行うことができると共に、既に形成したパターンが熱変形することがない。

なお、本実施形態においては、モールド７を膜１２のある領域に対して当接及び離脱させた後、隣接する領域に対して当接及び離脱させてもよいが、本実施形態はこれに限定されず、モールド７をある領域に対して当接及び離脱させた後、この領域から離隔した領域に対して当接及び離脱させてもよい。これにより、一旦パターンが形成された領域が十分に冷却される前に、隣接する領域が加熱されることがなくなり、形成されたパターンの熱変形をより確実に防止することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係るパターン転写装置のプロセス室を例示する断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係るパターン転写装置のプロセス室５においては、加熱ステージ６の上方に、膜１２の一部の領域１３に対して、領域１３の斜め上方から光を照射するランプ８が設けられている。ランプ８は、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal：瞬間熱アニール）に使用されるような赤外線ランプ又はハロゲンランプ等である。また、プロセス室５においては、ランプ８から出射した光が領域１３のみに照射されるように、ランプ８から出射した光を整形するマスク９が設けられている。これにより、本実施形態においては、プロセス室５において、モールド７ではなくランプ８によって、膜を局所的に軟化点以上の温度に加熱する。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

本実施形態においては、予備加熱室４でガラス転移点（Ｔｇ）未満の温度まで加熱された基板１１及び膜１２を、プロセス室５に搬入して加熱ステージ６上に載置した後、ランプ８がマスク９を介して膜１２の領域１３に対して光を照射することにより、領域１３を局所的にガラス転移点以上の温度まで加熱する。なお、このとき、領域１３の形状は、例えば、縦が２２ミリメートル、横が２２ミリメートルの正方形の領域とする。そして、ランプ８を消灯し、加熱された領域１３の一部に対して、モールド７を押し当てる。モールド７の押し当て面の形状は、例えば、縦が２０ミリメートル、横が２０ミリメートルの正方形とする。その後、領域１３の温度がガラス転移点未満の温度まで冷却された後、モールド７を領域１３から離す。次に、加熱ステージ６が基板１１を移動させ、膜１２における他の領域に対して、ランプ８の照射並びにモールド７の当接及び離脱による転写処理を行う。この転写処理及び基板の移動を繰り返すことにより、膜１２の全面にパターンを形成する。本実施形態における上記以外の動作は、前述の第１の実施形態と同様である。

前述の第１の実施形態においては、モールドから膜に熱を伝導させることにより、膜をガラス転移点以上の温度に加熱しているため、モールド面内においてモールドのパターン密度が異なる場合、膜の表面において、モールドとの接触面積に分布が生じ、膜に温度分布が生じてしまうことがある。また、モールドから膜に熱が伝わるのにやや長時間を要することがある。更に、膜の軟化に合わせて膜にモールドを押し込んでいかなくてはならず、モールドを押し付ける際の圧力及びストロークに関して微妙な制御が要求される場合がある。

これに対して、本実施形態によれば、モールドが押し付けられる領域をランプにより加熱しているため、モールドのパターン密度に依存してモールド面内で温度分布が生じることがない。また、モールドからの伝熱によって膜を加熱する場合と比較して、膜をより急速に加熱することができる。更に、ガラス転移点以上の温度に加熱された膜に対してモールドを押し付けるため、モールドの圧力及びストロークの制御が簡略になる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

なお、本実施形態においては、モールドをニッケルにより形成し、ランプによる光の照射を領域１３の斜め上方から行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、モールドを石英、サファイア又はダイヤモンド等の透明材料により形成すれば、ランプをモールドの直上に設け、モールドを介して光を照射することも可能である。

また、本実施形態においては、光を照射する領域１３の形状を、縦が２２ミリメートル、横が２２ミリメートルの正方形とし、モールドの押し付け面の形状を、縦が２０ミリメートル、横が２０ミリメートルの正方形としたが、本発明はこれに限定されない。但し、光を照射する領域１３は、モールドが押し付けられる領域を含み、領域１３の面積は、モールドの押し付けられる領域の面積よりもやや大きいことが好ましい。

次に、本実施形態の第１の変形例について説明する。
図５は、本変形例に係るパターン転写装置のプロセス室を例示する断面図である。
図５に示すように、本変形例に係るパターン形成装置においては、プロセス室５において、ランプ８が２つ設けられている。そして、この２つのランプ８は、膜１２における光が照射される領域１３の中心から膜１２の表面に垂直な方向に延びる仮想的な直線１４に関して、相互に軸対称となる位置に配置されている。また、ランプ８の照射角度も、直線１４に関して相互に軸対称とされている。本変形例においては、プロセス室５において、２つのランプ８から光を照射することにより、膜１２の領域１３を加熱する。これにより、領域１３に対して光を均一に照射して、領域１３を均一に加熱することができる。

前述の第２の実施形態においては、１つのランプ８を光照射領域１３の斜め上方に配置しているため、領域１３内で照度がばらつき、温度差が発生する。この温度差が十分小さければ問題はないが、温度差がある程度大きくなると、パターンの形成状態にばらつきが生じてしまうことがある。そこで、本変形例においては、ランプを２つ対称に配置することにより、領域１３内における照度のばらつきを低減している。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。なお、本変形例においては２つのランプを設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、３個以上のランプにより、温度の均一化を図ってもよい。

次に、本実施形態の第２の変形例について説明する。
図６は、本変形例に係るパターン転写装置のプロセス室を例示する断面図であり、
図７は、本変形例におけるフィルタを例示する平面図であり、
図８は、このフィルタを例示する側面図である。

図６に示すように、本変形例においては、プロセス室５に１つのランプ８を設け、光照射領域１３の斜め上方に配置する。そして、ランプ８から出射された光の光路に介在するように、フィルタ１０を設ける。フィルタ１０は、例えば石英からなる透明板１０ａの表面に、例えばアルミニウムからなるドットパターン１０ｂが複数個設けられて形成されている。ドットパターン１０ｂの配置密度は一次元的に傾斜しており、フィルタ１０の一方の端部に近づくほど低く、他方の端部に近づくほど高くなっている。アルミニウムは光の反射率が高いため、これにより、フィルタ１０全体の光の透過率は、一方の端部に近づくほど高く、他方の端部に近づくほど低くなっている。そして、ランプ８から領域１３までの光路のうち、その距離がより短い光路にフィルタ１０におけるより透過率が低い領域が介在し、より長い光路にフィルタ１０におけるより透過率が高い領域が介在している。

本変形例によれば、ランプ８の光路にフィルタ１０を介在させることにより、ランプ８の配置位置に起因する領域１３内の照度のばらつきを、フィルタ１０の作用により相殺することができる。すなわち、仮にフィルタ１０がなければ、領域１３におけるランプ８に近い側の領域に照射される光の照度は、ランプ８から遠い側の領域よりも高くなるが、領域１３におけるランプ８に近い側の領域に照射される光は、遠い側の領域に照射される光よりも、より多くの割合でフィルタ１０に遮られるため、フィルタ１０を介して領域１３におけるランプ８に近い側の領域に到達する光の照度は、ランプ８から遠い側の領域に到達する光の照度とほぼ等しくなる。この結果、領域１３内において、均一に光を照射することができる。このように、本変形例によれば、１つのランプにより基板表面に照度が均一な光照射領域１３を実現することができる。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。

次に、本実施形態の第３の変形例について説明する。
図９は、本変形例におけるフィルタを示す側面図である。
図９に示すように、本変形例におけるフィルタ１０ｃにおいては、例えば石英からなる透明板１０ａの表面に、石英よりも透過率が低い材料からなる膜１０ｄが形成されている。膜１０ｄは、透明板１０ａ上に成膜されたものであってもよく、透明板１０ａに貼付されたものであってもよい。膜１０ｄの膜厚は一次元的に傾斜しており、フィルタ１０ｃの一方の端部に近づくほど厚く、他方の端部に近づくほど薄くなっている。これにより、フィルタ１０ｃ全体の光の透過率は、一方の端部に近づくほど小さく、他方の端部に近づくほど大きくなる。そして、ランプ８から領域１３までの光路のうち、その距離がより短い光路にフィルタ１０ｃにおける透過率がより低い領域が介在し、より長い光路にフィルタ１０ｃにおける透過率がより高い領域が介在している。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の変形例と同様である。

なお、前述の第２及び第３の変形例においては、フィルタの透過率が一次元的に傾斜している例を示したが、本実施形態はこれに限定されず、フィルタの透過率分布は、ランプの特性、並びに、ランプ、フィルタ及び膜の相対的な位置関係に合わせて、最適に設計されていればよい。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１０（ａ）乃至（ｃ）及び図１１（ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示する断面図である。
本実施形態は、前述の第２の実施形態に係るパターン形成装置及びパターン形成方法を、電子デバイスの製造に応用した例であり、より具体的には、基板に対するトレンチの形成に応用した例である。以下、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を、図１０（ａ）乃至（ｃ）及び図１１（ａ）乃至（ｃ）と共に、図１、図２及び図４を参照して説明する。

先ず、図１０（ａ）に示すように、シリコン基板２１の表面を熱酸化することにより、シリコン基板２１上にシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜２２を形成する。次に、このシリコン基板２１を前述の第２の実施形態に係るパターン形成装置１（図１参照）に装入し、塗布室２においてレジストを塗布する。これにより、ゲート絶縁膜２２上にレジスト膜２３を形成する。次に、搬送室３の搬送手段がシリコン基板２１を搬送室３を介して予備加熱室４に搬送し、予備加熱室４内の加熱ステージ上に載置する。そして、予備加熱室４内の加熱ステージが、シリコン基板２１、ゲート絶縁膜２２及びレジスト膜２３を、レジスト膜２３のガラス転移点未満の温度まで予備加熱する。その後、搬送手段により、予備加熱されたシリコン基板２１を搬送室３を介してプロセス室５に搬送し、加熱テーブル６（図２参照）上に載置する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、ランプ８（図４参照）がレジスト膜２３の一部の領域に対して光を照射して、この領域をレジスト膜２３のガラス転移点以上の温度まで加熱する。そして、下面にパターン７ａが形成されたモールド７を、レジスト膜２３における光が照射された領域に対して当接させる。

これにより、図１０（ｃ）に示すように、レジスト膜２３のうち、パターン７ａの凸部７ｂが当接した領域はその厚さが相対的に薄くなって凹部２３ｂとなり、パターン７ａの凹部７ｃが当接した領域はその厚さが相対的に厚くなって凸部２３ｃとなる。

次に、図１１（ａ）に示すように、モールド７をレジスト膜２３から離脱させる。これにより、レジスト膜２３に、モールド層７のパターン７ａが転写され、パターン７ａを反転させたパターン２３ａが形成される。そして、上述のランプ８による光の照射並びにモールド７の当接及び離脱からなる転写処理を、加熱ステージ６によりシリコン基板２１を移動させながら繰り返すことにより、レジスト膜２３の所定の領域内に、パターン２３ａを形成する。その後、シリコン基板２１を室温まで冷却し、パターン形成装置１から取り出す。

次に、図１１（ｂ）に示すように、レジスト膜２３の全面をエッチバックする。これにより、レジスト膜２３の凹部２３ｂ（図１１（ａ）参照）が消失し、凸部２３ｃのみが残留する。これにより、レジスト膜２３がパターニングされる。

次に、図１１（ｃ）に示すように、パターニングされたレジスト膜２３をマスクとして、ゲート絶縁膜２２及びシリコン基板２１をエッチングして、選択的に除去する。これにより、シリコン基板２１にトレンチ２１ａが形成される。その後、レジスト膜２３を除去する。

上述の如く、本実施形態によれば、フォトリソグラフィ法を用いることなく、基板上に形成されたレジスト膜をパターニングすることができる。そして、このパターニングされたレジスト膜をマスクとして使用することにより、基板に選択的にエッチング等の処理を施すことができる。また、本実施形態においては、前述の第２の実施形態に係るパターン形成装置及び方法を使用することにより、レジスト膜のパターニングを効率良く実施することができる。なお、パターニングされたレジスト膜をマスクとして基板に施すことができる処理はエッチングに限定されず、例えば、不純物の注入等であってもよい。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１２（ａ）乃至（ｃ）及び図１３（ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示する断面図である。
本実施形態は、前述の第２の実施形態に係るパターン形成装置及びパターン形成方法を、電子デバイスの製造に応用した例であり、より具体的には、基板上における配線の形成に応用した例である。以下、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を、図１２（ａ）乃至（ｃ）及び図１３（ａ）乃至（ｃ）と共に、図１、図２及び図４を参照して説明する。なお、本実施形態において、前述の第３の実施形態と同様な工程については、その詳細な説明を省略する。

先ず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板２１上にシリコン酸化物からなるゲート絶縁膜２２を形成し、その上に例えばアルミニウム（Ａｌ）等の導電材料からなる導電膜２４を形成する。次に、このシリコン基板２１を前述の第２の実施形態に係るパターン形成装置１（図１参照）に装入し、塗布室２においてレジストを塗布する。これにより、導電膜２４上にレジスト膜２３を形成する。次に、シリコン基板２１を予備加熱室４に搬送し、予備加熱室４内の加熱ステージが、シリコン基板２１をレジスト膜２３のガラス転移点未満の温度まで予備加熱する。その後、予備加熱されたシリコン基板２１をプロセス室５に搬送し、加熱テーブル６（図２参照）上に載置する。

次に、図１２（ｂ）及び（ｃ）並びに図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、前述の第３の実施形態と同様な方法により、レジスト膜２３にモールド７を繰り返し当接させて、レジスト膜２３にパターン２３ａを形成し、その後、パターン形成装置１の外部においてエッチバックすることにより、レジスト膜２３をパターニングする。

次に、図１３（ｃ）に示すように、パターニングされたレジスト膜２３をマスクとして、導電膜２４をエッチングして、選択的に除去する。これにより、ゲート絶縁膜２２上に配線２４ａが形成される。その後、レジスト膜２３を除去する。

上述の如く、本実施形態によれば、フォトリソグラフィ法を用いることなく、基板上に形成されたレジスト膜をパターニングすることができる。そして、このパターニングされたレジスト膜をマスクとして使用することにより、基板上に形成された膜に対して選択的にエッチング等の処理を施すことができる。また、本実施形態においては、前述の第２の実施形態に係るパターン形成装置及び方法を使用することにより、レジスト膜のパターニングの生産性を向上させることができる。なお、パターニングされたレジスト膜をマスクとして施すことができる処理はエッチングに限定されず、例えば、基板上に形成された半導体層に対して、不純物の注入を行うこともできる。

なお、上述の第３及び第４の実施形態においては、レジスト膜２３にパターン２３ａを形成した後、エッチバックして凹部２３ｂを除去してから、エッチングを行う例を示したが、凹部２３ｂのエッチバックと、それに続く基板又は膜のエッチングとを、同じエッチング条件で続けて行ってもよい。

また、上述の第３及び第４の実施形態においては、パターン形成装置として第２の実施形態に係るパターン形成装置を使用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、第１の実施形態に係るパターン形成装置を使用してもよく、又は、第２の実施形態の第１乃至第３の変形例に係るパターン形成装置を使用してもよい。

更に、上述の第１並びに第２の実施形態及びその変形例に係るパターン形成装置及びパターン形成方法は、第３及び第４の実施形態に示すような電子デバイスの製造だけでなく、例えば、磁気記録媒体等のメディアの微細構造の製造、フレネルレンズ及び回折格子等の光学素子の製造、マイクロ流路等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電子機械システム）の製造、並びにバイオチップの製造等、複数の領域に同一のパターンが形成された構造体の製造に好適に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るパターン転写装置を例示する平面図である。 このパターン転写装置のプロセス室を例示する側面図である。 横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、本実施形態に係るパターン転写方法の温度プロファイルを例示するグラフ図である。 本発明の第２の実施形態に係るパターン転写装置のプロセス室を例示する断面図である。 本実施形態の第１の変形例に係るパターン転写装置のプロセス室を例示する断面図である。 本実施形態の第２の変形例に係るパターン転写装置のプロセス室を例示する断面図である。 本変形例におけるフィルタを例示する平面図である。 このフィルタを例示する側面図である。 本実施形態の第３の変形例におけるフィルタを例示する側面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示する断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示する断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示する断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を例示する断面図である。

符号の説明

１ パターン転写装置、２ 塗布室、３ 搬送室、４ 予備加熱室、５ プロセス室、６ 加熱ステージ、７ モールド、７ａ パターン、７ｂ 凸部、７ｃ 凹部、８ ランプ、９ マスク、１０ フィルタ、１０ａ 透明板、１０ｂ ドットパターン、１０ｃ フィルタ、１０ｄ 膜、１１ 基板、１２ 膜、１３ 領域、１４ 仮想的な直線、２１ シリコン基板、２１ａ トレンチ、２２ ゲート絶縁膜、２３ レジスト膜、２３ａ パターン、２３ｂ 凹部、２３ｃ 凸部、２４ 導電膜、２４ａ 配線

Claims (16)

1. 基板上に形成された膜を前記膜の軟化点未満の温度に予備加熱する工程と、
   前記膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記膜の前記一部に前記パターンを転写する工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン転写方法。
2. 前記転写する工程において、前記領域に対して光を照射することにより、前記領域を前記軟化点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１記載のパターン転写方法。
3. 前記光を、前記領域のみに照射されるように整形することを特徴とする請求項２記載のパターン転写方法。
4. 前記光の照射は、前記領域に相互に異なる複数の方向から光を照射することによって行うことを特徴とする請求項２または３に記載のパターン転写方法。
5. 前記光の照射は、光源から前記領域までの光路にその光透過率が傾斜したフィルタを介して行い、前記光路のうち相対的に短い光路に前記フィルタにおける光透過率が相対的に低い領域を介在させ、前記光路のうち相対的に長い光路に前記フィルタにおける光透過率が相対的に高い領域を介在させることを特徴とする請求項２または３に記載のパターン転写方法。
6. 基板上に形成された膜を前記膜の軟化点未満の温度に予備加熱する予備加熱部と、
   前記膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記膜の前記一部に前記パターンを転写するプロセス部と、
   を備えたことを特徴とするパターン転写装置。
7. 前記プロセス部は、前記領域に対して光を照射することにより、前記領域を前記軟化点以上の温度に加熱する光源を有することを特徴とする請求項６記載のパターン転写装置。
8. 前記プロセス部は、前記光を前記領域のみに照射されるように整形するマスクを有することを特徴とする請求項７記載のパターン転写装置。
9. 前記プロセス部は、前記領域に対して前記光源とは異なる方向から光を照射する他の光源を有することを特徴とする請求項７または８に記載のパターン転写装置。
10. 前記プロセス部は、前記光源から前記領域までの光路に介在しその光透過率が傾斜したフィルタを有し、前記光路のうち相対的に短い光路に前記フィルタにおける光透過率が相対的に低い領域が介在し、前記光路のうち相対的に長い光路に前記フィルタにおける光透過率が相対的に高い領域が介在することを特徴とする請求項７または８に記載のパターン転写装置。
11. 基板上にレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜をこのレジスト膜の軟化点未満の温度に予備加熱する工程と、
    前記レジスト膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記レジスト膜の前記一部に前記パターンを転写する工程と、
    前記レジスト膜をマスクとして前記基板に対して処理を施す工程と、
    を備えたことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
12. 基板上に膜を形成する工程と、
    前記膜上にレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜をこのレジスト膜の軟化点未満の温度に予備加熱する工程と、
    前記レジスト膜の一部の領域を前記軟化点以上の温度に加熱すると共に、パターンが形成されたモールドを前記領域の少なくとも一部に押しつけて、前記レジスト膜の前記一部に前記パターンを転写する工程と、
    前記レジスト膜をマスクとして前記膜に対して処理を施す工程と、
    を備えたことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
13. 前記転写する工程において、前記領域に対して光を照射することにより、前記領域を前記軟化点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１１または１２に記載の電子デバイスの製造方法。
14. 前記光を、前記領域のみに照射されるように整形することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の電子デバイスの製造方法。
15. 前記光の照射は、前記領域に相互に異なる複数の方向から光を照射することによって行うことを特徴とする請求項１３または１４に記載の電子デバイスの製造方法。
16. 前記光の照射は、光源から前記領域までの光路にその光透過率が傾斜したフィルタを介して行い、前記光路のうち相対的に短い光路に前記フィルタにおける光透過率が相対的に低い領域を介在させ、前記光路のうち相対的に長い光路に前記フィルタにおける光透過率が相対的に高い領域を介在させることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電子デバイスの製造方法。

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