JP2008047797A - Imprinting method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an imprinting method utilizing anodic oxidation with a mold having higher mechanical strength and low resistance, such as one made of silicon. <P>SOLUTION: A state with a mold pattern 121 formed is provided by processing a silicon carbide film 102 formed by the chemical vapor deposition process. Then, the mold pattern 121 is contacted with the principal surface of a silicon substrate 131, and a voltage, such as a 20 V, is applied in the contacted state of the mold pattern between a supporting substrate 101 and the silicon substrate 131. Under the voltage application, a current is fed between the mold pattern 121 and the silicon substrate 131 contacted therewith via moisture adsorbed on the contacting surface of the mold pattern 121, so as to enable the anodic oxidation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、鋳型(モールド)を基板に押圧することで任意のパターンを転写するインプリント方法に関するものである。   The present invention relates to an imprint method for transferring an arbitrary pattern by pressing a mold (mold) against a substrate.

LSIをはじめとする半導体デバイスを作成するためには、例えばエッチングのマスクとして用いるレジストパターンや、エッチングにより形成されたエッチングパターンなどの極微細パターンが必要となる。レジストパターンは、基板の上に塗布した感光性樹脂膜に所望のパターンを露光した後、現像及び洗浄(リンス)を経て形成される。感光性樹脂膜は、例えば、紫外線,エックス線,電子線などに感光する樹脂膜(高分子材料)であり、粉末状もしくは高粘性液体状の原料を有機溶媒に溶解したものが使われる。また、露光は、紫外線や電子線を光源とし、素子設計及び回路(パターン)設計に基づいて形成されたパターンを備えた原板を用い、感光性樹脂膜の上に光源によるパターンの潜像を形成することで行われる。   In order to create a semiconductor device such as an LSI, an extremely fine pattern such as a resist pattern used as an etching mask or an etching pattern formed by etching is required. The resist pattern is formed through development and washing (rinsing) after exposing a desired pattern to the photosensitive resin film coated on the substrate. The photosensitive resin film is, for example, a resin film (polymer material) that is sensitive to ultraviolet rays, X-rays, electron beams, and the like, and a powdered or highly viscous liquid material dissolved in an organic solvent is used. In addition, exposure uses UV or electron beam as a light source, uses a master plate with a pattern formed based on element design and circuit (pattern) design, and forms a latent image of the pattern on the photosensitive resin film. It is done by doing.

しかしながら、上述したパターンの形成方法では、例えばステッパーと呼ばれる数十億円と高価な露光装置が主体となって用いられている。このため、近年では、高額な装置を用いることなくより安価に、前述したような極微細なパターンが形成可能な技術が要望されている。これに対し、インプリントリソグラフィと呼ばれるパターン形成技術が着目されている。インプリントリソグラフィは、従来よりあるインプリント法と同様の技術である。インプリント法は、DVD(Digital Video Disk)の作製などに利用されており、次に示すようにパターンを形成する技術である。   However, in the pattern forming method described above, for example, an exposure apparatus which is expensive, for example, several billion yen called a stepper is used. For this reason, in recent years, there is a demand for a technique capable of forming such an extremely fine pattern at a lower cost without using an expensive apparatus. On the other hand, a pattern forming technique called imprint lithography has attracted attention. Imprint lithography is a technique similar to a conventional imprint method. The imprint method is used for producing a DVD (Digital Video Disk) or the like, and is a technique for forming a pattern as shown below.

インプリント法について簡単に説明すると、先ず、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板の上にマスターモールドとなるパターンが形成された状態とする。次に、電解メッキ法によりニッケルを堆積することで、マスターモールドの上にニッケル層が形成された状態とする。次に、マスターモールドよりニッケル層を引き離す(引き剥がす)ことで、マスターモールドのパターン形状が転写されたニッケルモールド(鋳型)が得られる。この後、作製したニッケルモールドをアルミニウム板の表面に押し付け、ニッケルモールドのパターン形状をアルミニウム板に転写する。ニッケルモールドのアルミニウム板への転写を繰り返すことで、必要な枚数のパターンが転写されたアルミニウム板が得られる。   The imprint method will be briefly described. First, a pattern serving as a master mold is formed on a silicon substrate using a known photolithography technique. Next, a nickel layer is formed on the master mold by depositing nickel by an electrolytic plating method. Next, the nickel layer (mold) to which the pattern shape of the master mold is transferred is obtained by separating (peeling) the nickel layer from the master mold. Thereafter, the produced nickel mold is pressed against the surface of the aluminum plate, and the pattern shape of the nickel mold is transferred to the aluminum plate. By repeating the transfer of the nickel mold to the aluminum plate, an aluminum plate having the necessary number of patterns transferred thereon can be obtained.

上述したインプリント法を応用して半導体デバイスの作製に用いるレジストパターンの作製を行うようにした技術が、インプリントリソグラフィである。インプリントリソグラフィでは、上述したアルミニウム板をレジストなどの樹脂層に置き換え、レジストのパターンを形成する。例えば、金属膜の上にレジスト膜が形成された状態とし、このレジスト膜に、前述と同様にしてモールドを押し付けてパターンを転写し、形成されたレジストのパターンをマスクとして金属膜をエッチングすることで、配線層が形成できる。   A technique for producing a resist pattern used for producing a semiconductor device by applying the above-described imprint method is imprint lithography. In imprint lithography, the above-described aluminum plate is replaced with a resin layer such as a resist to form a resist pattern. For example, the resist film is formed on the metal film, the pattern is transferred by pressing the mold onto the resist film in the same manner as described above, and the metal film is etched using the formed resist pattern as a mask. Thus, a wiring layer can be formed.

以下、インプリントリソグラフィについて簡単に説明する。先ず、例えば、図4(a)に示すようにシリコン基板401を用意し、図4(b)に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、シリコン基板401の上に所定のモールドパターン402が形成された状態とする。モールドパターン402が形成されたシリコン基板が、マスターモールドとなる。次に、図4(c)に示すように、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などの樹脂材料から構成された樹脂層421が形成された基板420を用意し、シリコン基板401のモールドパターン402が形成された面に樹脂層421を押し付け、図4(d)に示すように、モールドパターン402の形状が転写された樹脂パターン層422が、基板402の上に形成された状態とする。このようにして形成した樹脂パターン層422をマスクとすることで、シリコン基板401の微細加工が可能となる。   Hereinafter, imprint lithography will be briefly described. First, for example, a silicon substrate 401 is prepared as shown in FIG. 4A, and a predetermined mold is formed on the silicon substrate 401 by a known photolithography technique and etching technique as shown in FIG. 4B. It is assumed that the pattern 402 is formed. The silicon substrate on which the mold pattern 402 is formed becomes a master mold. Next, as shown in FIG. 4C, a substrate 420 on which a resin layer 421 made of a resin material such as polymethyl methacrylate (PMMA) is formed is prepared, and a mold pattern 402 of the silicon substrate 401 is formed. The resin layer 421 is pressed against the formed surface, and the resin pattern layer 422 to which the shape of the mold pattern 402 is transferred is formed on the substrate 402 as shown in FIG. By using the resin pattern layer 422 thus formed as a mask, the silicon substrate 401 can be finely processed.

また、最近では、単にモールドを基板に押し付けるだけでなく、モールドと基板の間に電圧を印加してパターン形成する方法が提案されている(非特許文献1参照)。この技術では、先ず、図5(a)に示すように、例えばシリコンより構成されて転写用のモールドパターン502が形成されたモールド501と、シリコンやGaAsなどの結晶基板521との間に、電圧印加部505により電圧が印加可能な状態とする。ここで、結晶基板521の側が陽極とされ、モールド501の側が陰極とされた状態とする。   Recently, a method of forming a pattern by applying a voltage between the mold and the substrate as well as simply pressing the mold against the substrate has been proposed (see Non-Patent Document 1). In this technique, first, as shown in FIG. 5A, a voltage is generated between a mold 501 made of, for example, silicon and formed with a transfer mold pattern 502 and a crystal substrate 521 such as silicon or GaAs. A voltage can be applied by the application unit 505. Here, it is assumed that the crystal substrate 521 side is an anode and the mold 501 side is a cathode.

次に、図5(b)に示すように、結晶基板521の表面にモールド501のモールドパターン502形成面を密着させた後、これらの間に電圧を印加する。電圧を印加した状態で基板とモールドを密着させても良い。この電圧印加により、モールドパターン502が接触している結晶基板521の領域に、酸化領域522が形成される。酸化領域522は、モールド501のモールドパターン502が接触した箇所にのみ形成される。酸化領域522は、所謂陽極酸化により形成されるため、モールドパターン502が接していない領域には電流が流れず、陽極酸化が生じないため、酸化される領域が形成されることがない。   Next, as shown in FIG. 5B, the surface of the crystal substrate 521 is brought into close contact with the surface on which the mold pattern 502 is formed, and then a voltage is applied between them. The substrate and the mold may be brought into close contact with a voltage applied. By this voltage application, an oxidized region 522 is formed in the region of the crystal substrate 521 that is in contact with the mold pattern 502. The oxidized region 522 is formed only at a location where the mold pattern 502 of the mold 501 is in contact. Since the oxidized region 522 is formed by so-called anodic oxidation, no current flows in a region where the mold pattern 502 is not in contact, and no anodic oxidation occurs, so that a region to be oxidized is not formed.

次に、図5(c)に示すように、結晶基板521よりモールド501を離間させた後、酸化領域522をマスクとして結晶基板521をエッチング加工することで、図5(d)に示すように、結晶基板521の上にパターン523が形成された状態が得られる。なお、上述した陽極酸化は、例えばモールドパターン502の表面に吸着した水分を介し、モールドパターン502と基板521との間に電流が流れ、これらの間に存在する吸着した水が電気分解して水酸イオン(OH-)が生成され、生成された水酸イオンが基板表面を酸化することにより行われる。 Next, as shown in FIG. 5C, after separating the mold 501 from the crystal substrate 521, the crystal substrate 521 is etched using the oxidized region 522 as a mask, as shown in FIG. 5D. Thus, a state in which the pattern 523 is formed on the crystal substrate 521 is obtained. In the above-described anodic oxidation, for example, a current flows between the mold pattern 502 and the substrate 521 via moisture adsorbed on the surface of the mold pattern 502, and the adsorbed water existing between them is electrolyzed to water. Acid ions (OH ) are generated, and the generated hydroxide ions are oxidized by oxidizing the substrate surface.

Atushi Yokoo, "Nanoelectrode Lithography",Japanese Journal of Applied Physics, Vol.42, pp.L92-L94, 2003.Atushi Yokoo, "Nanoelectrode Lithography", Japanese Journal of Applied Physics, Vol.42, pp.L92-L94, 2003.

ところで、上述した非特許文献1の技術によるインプリントリソグラフィでは、モールとの特性として、低い電気抵抗が求められる。また、インプリントリソグラフィでは、基板やモールドに反りがあるため、基板の表面にモールドパターンを密着させるために、基板とモールドとの間に荷重をかけるようにしている。このために、モールドには、高い機械的強度が求められる。   By the way, in the imprint lithography by the technique of the nonpatent literature 1 mentioned above, a low electrical resistance is calculated | required as a characteristic with a molding | mall. In imprint lithography, since the substrate and the mold are warped, a load is applied between the substrate and the mold in order to bring the mold pattern into close contact with the surface of the substrate. For this reason, the mold is required to have high mechanical strength.

このような要求特性に対し、前述したようなシリコンを用いる場合、加工技術が発達しているため微細な形状の形成が容易であるが、以下に示すような問題があった。先ず、シリコンは、ヒ素やアンチモンなどのドーパントを不純物として導入しても、抵抗値が0.01〜0.02Ω・cm程度であり、低い電気抵抗が得られない。このため、酸化領域を形成するために、多くの電力を必要とし、また、時間を要するなど、製造コストの増大を招いていた。また、シリコンでは、機械的強度があまり高くないため、形成したモールドのモールドパターンが転写時に破損するなどの問題がある。特に、モールドパターンの幅が100nm以下になると、パターンの破損が顕著になり、多くの不良が発生して歩留りが低くなる。   In response to such required characteristics, when silicon as described above is used, it is easy to form a fine shape because the processing technology has been developed, but there are the following problems. First, even when a dopant such as arsenic or antimony is introduced as an impurity, silicon has a resistance value of about 0.01 to 0.02 Ω · cm, and a low electrical resistance cannot be obtained. For this reason, in order to form an oxidation region, a large amount of electric power is required and time is required, resulting in an increase in manufacturing cost. Further, since silicon has a mechanical strength that is not so high, there is a problem that a mold pattern of a formed mold is damaged during transfer. In particular, when the width of the mold pattern is 100 nm or less, the pattern is markedly damaged, many defects are generated, and the yield is lowered.

他に、ニッケル電鋳により形成された金属層よりなるモールドがある。しかしながら、ニッケルであっても、機械的強度が要求特性に満たず、また、ニッケル電鋳により存在する内部応力の存在のため、得られるモールドの反りが大きいという問題もある。加えて、ニッケル電流により形成されるニッケル層の結晶粒径の影響で表面平坦性が大きくなり、より微細な転写用のパターンを高い精度で得ることが容易ではないという問題がある。   In addition, there is a mold made of a metal layer formed by nickel electroforming. However, even with nickel, the mechanical strength does not satisfy the required characteristics, and there is a problem that the warpage of the obtained mold is large due to the presence of internal stress present by nickel electroforming. In addition, the surface flatness is increased due to the influence of the crystal grain size of the nickel layer formed by the nickel current, and there is a problem that it is not easy to obtain a finer transfer pattern with high accuracy.

以上に示したように、従来よりあるモールドを用いた非特許文献1の技術によるインプリントリソグラフィでは、製造コストの増大を招き、高い歩留まりが得られず、また、より微細なパターンを高い精度で形成することが容易ではないという問題があった。   As described above, imprint lithography using the conventional technique of Non-Patent Document 1 using a conventional mold causes an increase in manufacturing cost, a high yield cannot be obtained, and a finer pattern can be obtained with high accuracy. There was a problem that it was not easy to form.

一方、上述した非特許文献1の技術によるインプリントリソグラフィでは、前述したようにモールドパターンの接触面に対する水の吸着が重要であり、接触面に均一に水の薄い吸着層が形成されていると、陽極酸化の反応が促進されるようになる。しかしながら、シリコン表面における水の接触角は84°程度とぬれ性が低く、シリコンの表面は水をはじく。このため、従来のシリコンモールドでは、接触させているモールドパターンの全域で陽極酸化がおき難く、パターンの転写が正確に行えなえず、パターン欠けなどを発生させていた。このように、モールド(モールドパターン)をシリコンから構成すると、微細なパターンの形成が容易ではあるが、パターンの転写が正確に行えないという問題があった。   On the other hand, in the imprint lithography based on the technique of Non-Patent Document 1 described above, it is important to adsorb water to the contact surface of the mold pattern as described above, and a uniformly thin adsorbing layer of water is formed on the contact surface. As a result, the anodizing reaction is promoted. However, the contact angle of water on the silicon surface is as low as about 84 ° and the wettability is low, and the surface of silicon repels water. For this reason, in the conventional silicon mold, anodization is difficult to occur in the entire area of the mold pattern that is in contact, and the pattern cannot be transferred accurately, resulting in pattern chipping and the like. As described above, when the mold (mold pattern) is made of silicon, it is easy to form a fine pattern, but there is a problem that the pattern cannot be transferred accurately.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、シリコンなどより高い機械的強度を備えてまた低抵抗なモールドにより、陽極酸化を利用したインプリント方法が、低コストで高い歩留まりを備えた状態で行えるようにすることを目的とする。また、モールドのモールドパターン面の全域で陽極酸化がおきやすくすることで、陽極酸化を利用したインプリント方法によるパターンの転写がより正確に行えるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An imprint method using anodization using a low-resistance mold having higher mechanical strength than silicon or the like is low cost. The purpose is to be able to perform in a state with a high yield. Another object of the present invention is to make it possible to perform pattern transfer more accurately by an imprint method using anodization by facilitating anodic oxidation over the entire mold pattern surface of the mold.

本発明に係るインプリント方法は、支持体基板の上に炭化珪素からなる炭化珪素膜が形成された状態とする第1工程と、炭化珪素膜を加工してモールドパターンが形成された状態とする第2工程と、支持体基板のモールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、モールドパターンが当接した被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第3工程とを少なくとも備えるものである。炭化珪素膜よりなるモールドパターンは、シリコンを用いた場合に比較して高い機械強度を備え、かつシリコンを用いた場合より低い抵抗状態が得られる。   The imprint method according to the present invention includes a first step in which a silicon carbide film made of silicon carbide is formed on a support substrate, and a state in which a mold pattern is formed by processing the silicon carbide film. In the second step, the surface of the support substrate on which the mold pattern is formed is pressed against the main surface of the substrate to be processed, and a voltage is applied between them to bring the mold pattern into contact with the surface of the substrate to be processed And a third step in which an oxidized region is formed. A mold pattern made of a silicon carbide film has a higher mechanical strength than when silicon is used, and a lower resistance state than when silicon is used.

上記インプリント方法において、炭化珪素膜は、支持体基板の上に化学的気相成長法により形成された多結晶炭化珪素から構成すればよい。また、支持体基板が、炭化珪素粉末の焼結体から構成されていてると良い。また、支持体基板は、シリコンから構成されていてもよい。   In the imprint method, the silicon carbide film may be made of polycrystalline silicon carbide formed on the support substrate by chemical vapor deposition. The support substrate may be made of a sintered body of silicon carbide powder. The support substrate may be made of silicon.

また、本発明に係る他のインプリント方法は、支持体基板の上にモールドパターンが形成された状態とする第1工程と、モールドパターンの上面に水のぬれ性を制御するための機能層が形成された状態とする第2工程と、支持体基板のモールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、モールドパターンの上面の機能層が当接した被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第3工程とを少なくとも備えるものである。従って、モールドパターンの上の被処理基板と接触する面に吸着する水による層の状態が制御できるようになる。   Another imprint method according to the present invention includes a first step in which a mold pattern is formed on a support substrate, and a functional layer for controlling water wettability on the upper surface of the mold pattern. The function of the upper surface of the mold pattern is achieved by pressing the surface of the support substrate on which the mold pattern is formed against the main surface of the substrate to be processed and applying a voltage therebetween. And at least a third step in which an oxidized region is formed on the surface of the substrate to be processed that is in contact with the layer. Therefore, the state of the layer of water adsorbed on the surface of the mold pattern that contacts the substrate to be processed can be controlled.

上記インプリント方法において、第2工程では、モールドパターンを構成する材料より高いぬれ性を備えた材料から機能層を形成することで、水のぬれ性が高くなるように制御すればよい。この場合、例えば、機能層は、チタン,ニッケル,及びカドミウムの少なくとも1つから構成されたものであればよい。また、機能層は、シリコンの表面を酸化することで形成されたものであってもよい。   In the imprint method, in the second step, the functional layer may be formed from a material having higher wettability than the material constituting the mold pattern, so that the wettability of water is increased. In this case, for example, the functional layer may be composed of at least one of titanium, nickel, and cadmium. The functional layer may be formed by oxidizing the surface of silicon.

以上説明したように、本発明によれば、炭化珪素膜を加工してモールドパターンを形成するようにしたので、シリコンなどより高い機械的強度を備えてまた低抵抗なモールドパターンが得られ、陽極酸化を利用したインプリント方法が、低コストで高い歩留まりを備えた状態で行えるようになるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since the silicon carbide film is processed to form the mold pattern, a mold pattern having higher mechanical strength than silicon or the like and having a low resistance can be obtained. An excellent effect is obtained that the imprint method using oxidation can be performed at a low cost and with a high yield.

また、本発明によれば、モールドパターンの上面に水のぬれ性を制御するための機能層を形成するようにしたので、モールドのモールドパターン面の全域で陽極酸化がおきやすくなり、陽極酸化を利用したインプリント方法によるパターンの転写が、より正確に行えるようになるという優れた効果が得られる。   In addition, according to the present invention, since the functional layer for controlling the wettability of water is formed on the upper surface of the mold pattern, anodization is easily performed over the entire mold pattern surface of the mold, and anodization is performed. An excellent effect is obtained that the pattern can be transferred more accurately by the imprinting method used.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るインプリント方法を説明するための工程図である。先ず、図1(a)に示すように、支持体基板101を用意し、この上に炭化珪素膜102が形成された状態とする。支持体基板101は、例えば、炭化珪素粉末の焼結体(炭化珪素焼結体)からなり、直径100mm及び厚さ625μmの円板状に成形されたものである。なお、支持体基板101の表面は、特に鏡面化されている必要はない。なお、支持体基板101は、シリコンから構成しても良い。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram for explaining an imprint method according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a support substrate 101 is prepared, and a silicon carbide film 102 is formed thereon. The support substrate 101 is made of, for example, a sintered body of silicon carbide powder (silicon carbide sintered body), and is formed into a disk shape having a diameter of 100 mm and a thickness of 625 μm. Note that the surface of the support substrate 101 does not need to be particularly mirror-finished. The support substrate 101 may be made of silicon.

また、炭化珪素膜102は、減圧CVD法により多結晶炭化珪素を堆積することで形成すればよい。多結晶炭化珪素の堆積は、通常、ジクロルシラン−アセチレン−水素系、或いは、シラン−プロパン−水素系のガスを用い、堆積温度800〜1100℃、ガス圧50〜600Pa程度としたCVD法により行えばよい。このようにCVD法で形成された炭化珪素膜102によれば、後述するように、シリコンに比較してより低い抵抗状態が得られるようになる。   Silicon carbide film 102 may be formed by depositing polycrystalline silicon carbide by a low pressure CVD method. The deposition of polycrystalline silicon carbide is usually carried out by a CVD method using a dichlorosilane-acetylene-hydrogen system gas or a silane-propane-hydrogen system gas at a deposition temperature of 800 to 1100 ° C. and a gas pressure of about 50 to 600 Pa. Good. Thus, according to the silicon carbide film 102 formed by the CVD method, a lower resistance state can be obtained as compared with silicon, as will be described later.

ここで、形成する多結晶炭化珪素膜の膜厚は、モールドとしてのパターン深さ及び必要とする残存膜厚を勘案して決定すればよく、例えば、膜厚2.5μm程度とすればよい。次いで、堆積した多結晶炭化珪素膜の表面をダイアモンドペーストにより0.5μm程度研磨して鏡面にすることで、炭化珪素膜102が形成された状態となる。なお、支持体基板101が、シリコンから構成されている場合も上述同様に、炭化珪素膜102形成可能である。   Here, the film thickness of the polycrystalline silicon carbide film to be formed may be determined in consideration of the pattern depth as a mold and the required remaining film thickness. For example, the film thickness may be about 2.5 μm. Next, the surface of the deposited polycrystalline silicon carbide film is polished with a diamond paste to a mirror surface of about 0.5 μm, so that the silicon carbide film 102 is formed. Even when the support substrate 101 is made of silicon, the silicon carbide film 102 can be formed as described above.

次に、図1(b)に示すように、公知のリソグラフィ技術とエッチング技術とにより微細加工し、モールドとしての微細な凹凸のモールドパターン121が形成された状態とする。ここで、ナノメータ級の微細パターン形成のためには、炭化珪素膜102の上に電子線レジスト膜を形成し、ここに電子ビーム描画装置を用いてパターン(潜像)を描画し、これを現像してエッチングマスクとする。次いで、塩素ガスによる反応性イオンエッチングにより炭化珪素膜102を選択的にエッチングし、この後、エッチングマスクを除去すれば、モールドパターン121が形成された状態が得られる。   Next, as shown in FIG. 1B, fine processing is performed by a known lithography technique and etching technique to form a mold pattern 121 having fine irregularities as a mold. Here, in order to form a nanometer-class fine pattern, an electron beam resist film is formed on the silicon carbide film 102, and a pattern (latent image) is drawn thereon using an electron beam drawing apparatus, and this is developed. Thus, an etching mask is obtained. Next, the silicon carbide film 102 is selectively etched by reactive ion etching with chlorine gas, and then the etching mask is removed to obtain a state in which the mold pattern 121 is formed.

次に、パターンの転写対象となるシリコン基板(被処理基板)131を用意し、緩衝フッ酸を用いて表面の酸化膜を除去しておく。次いで、図1(c)に示すように、モールドパターン121が形成された面が対向するように、支持体基板101とシリコン基板131を配置し、両者に電源105が接続された状態とする。ここで、シリコン基板131がモールドとなる支持体基板101(モールドパターン121)に対して正の電位になるように接続し、シリコン基板131が陽極とされ、支持体基板101が陰極とされた状態とする。電源105としては、一般の定電圧電源を用いればよく、例えば、アドバンテスト社のモデルR6242が適用可能である。   Next, a silicon substrate (substrate to be processed) 131 to be a pattern transfer target is prepared, and the oxide film on the surface is removed using buffered hydrofluoric acid. Next, as shown in FIG. 1C, the support substrate 101 and the silicon substrate 131 are arranged so that the surfaces on which the mold patterns 121 are formed are opposed to each other, and the power source 105 is connected to both. Here, the silicon substrate 131 is connected to the support substrate 101 (mold pattern 121) serving as a mold so as to have a positive potential, the silicon substrate 131 is used as an anode, and the support substrate 101 is used as a cathode. And As the power source 105, a general constant voltage power source may be used. For example, model R6242 manufactured by Advantest Corporation is applicable.

次に、図1(d)に示すように、シリコン基板131の主表面にモールドパターン121が当接された状態とし、この状態で、支持体基板101とシリコン基板131との間に電圧が印加された状態とする。例えば、20Vのパルス電圧が印加された状態とする。この電圧印加において、モールドパターン121の当接面に吸着している水分を介し、モールドパターン121とこれに接触しているシリコン基板131との間に電流が流れ、陽極酸化が行われる。流れる電流は、1〜2A程度である。この電圧印加時間を、30秒〜1分程度継続することで、モールドパターン121が、シリコン基板131の主表面に形成された酸化領域132となって転写される。   Next, as shown in FIG. 1D, the mold pattern 121 is brought into contact with the main surface of the silicon substrate 131, and a voltage is applied between the support substrate 101 and the silicon substrate 131 in this state. It is assumed that For example, a pulse voltage of 20V is applied. In this voltage application, current flows between the mold pattern 121 and the silicon substrate 131 in contact with the moisture through the moisture adsorbed on the contact surface of the mold pattern 121, and anodization is performed. The flowing current is about 1 to 2A. By continuing this voltage application time for about 30 seconds to 1 minute, the mold pattern 121 is transferred as an oxidized region 132 formed on the main surface of the silicon substrate 131.

次に、図1(e)に示すように、シリコン基板131より支持体基板101を離型した後、図1(f)に示すように、酸化領域132をマスクパターンとしてシリコン基板131をエッチング加工することで、シリコン基板131の上にパターン133が形成された状態が得られる。このエッチング方法としては、酸化領域132とシリコン基板131とのエッチング選択比のとれるエッチング方法を用いればよい。例えば、エレクトロンサイクロトロン共鳴(ECR)プラズマによるエッチング装置を用い、エッチングガスとしての塩素ガスを、プラズマ生成室内で0.1Pa程度となるように供給し、プラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴条件の磁場を発生させた後、プラズマ生成室内に2.45GHzのマイクロ波(例えば300W)を導入し、供給した塩素によるECRプラズマを発生させる。このようにして発生させれて発散磁場により処理室内に放出されたプラズマにより、上記エッチングを行えばよい。   Next, as shown in FIG. 1E, after the support substrate 101 is released from the silicon substrate 131, the silicon substrate 131 is etched using the oxidized region 132 as a mask pattern as shown in FIG. 1F. As a result, a state in which the pattern 133 is formed on the silicon substrate 131 is obtained. As this etching method, an etching method in which an etching selection ratio between the oxidized region 132 and the silicon substrate 131 can be obtained may be used. For example, using an electron cyclotron resonance (ECR) plasma etching apparatus, chlorine gas as an etching gas is supplied to about 0.1 Pa in the plasma generation chamber, and a magnetic field of electron cyclotron resonance conditions is generated in the plasma generation chamber. Then, a 2.45 GHz microwave (for example, 300 W) is introduced into the plasma generation chamber to generate ECR plasma by the supplied chlorine. The etching may be performed by the plasma generated in this manner and released into the processing chamber by the divergent magnetic field.

以下、支持体基板について説明する。先ず、抵抗値に関して記述する。前述したように、シリコンは、低抵抗シリコン基板としても、通常はドーパントの調整により0.01〜0.02Ω・cmまでの低抵抗化は可能である。一方、炭化珪素は、焼結体に関してはシリコンと同様に、0.02Ω・cmの抵抗となる(参考:信越グループマテリアルガイド・半導体材料ページ)。   Hereinafter, the support substrate will be described. First, the resistance value will be described. As described above, even when silicon is a low-resistance silicon substrate, resistance can be reduced to 0.01 to 0.02 Ω · cm by adjusting the dopant. On the other hand, silicon carbide has a resistance of 0.02 Ω · cm as in the case of silicon with respect to the sintered body (reference: Shin-Etsu Group Material Guide / Semiconductor Material Page).

これらに対し、前述したようなCVD法で形成された炭化珪素の膜は、より低い抵抗の状態となることが知られている。前述したようにCVD法で形成した多結晶炭化珪素膜の抵抗は、0.01Ω・cmより小さくなることが4端針測定法で明らかになっている。炭化珪素は、ドーパントを導入することで、シリコンより低抵抗とすることが判明しており、CVD法による膜の形成時に、ソースガスの構成元素によるイオンが不純物として導入されることで、上述した低抵抗化が発現しているものと考えられる。   On the other hand, it is known that a silicon carbide film formed by the CVD method as described above is in a lower resistance state. As described above, the resistance of the polycrystalline silicon carbide film formed by the CVD method is found to be smaller than 0.01 Ω · cm by the four-end needle measurement method. It has been found that silicon carbide has a lower resistance than silicon by introducing a dopant, and when a film is formed by a CVD method, ions from constituent elements of the source gas are introduced as impurities. It is considered that low resistance has been developed.

次に、機械的強度について説明する。先ず、モールドの機械的強度は、ビッカース硬度で評価することが可能である。例えば、シリコン,ニッケル電鋳品,及び石英のビッカース硬度は、各々、1050,500,及び950程度である。これらに対し、炭化珪素のビッカース硬度はシリコンの数倍は大きく、特に炭化珪素焼結体には、2200であることが知られている。例えば、前述同様にして作製した炭化珪素よりなるモールドと、従来同様に作製したシリコンのモールドとで、モールドパターンが破壊される耐圧を測定した。この結果、シリコンモールドでは、パターン部が荷重40kgで折れ始めたのに対し、炭化珪素モールドでは、荷重100kgでもパターンが折れないことがわかった。このように、炭化珪素は、電圧印加インプリント方法でのモールドとしての要求条件(高機械的強度と低抵抗)を満足する材料であることがわかる。従って、炭化珪素を用いることで、電圧を印加するインプリント方法が効率的に行うことが可能となる。   Next, mechanical strength will be described. First, the mechanical strength of the mold can be evaluated by Vickers hardness. For example, the Vickers hardness of silicon, nickel electroformed product, and quartz is about 1050, 500, and 950, respectively. On the other hand, it is known that the Vickers hardness of silicon carbide is several times larger than that of silicon, and particularly 2200 for the sintered silicon carbide. For example, the breakdown voltage at which the mold pattern is broken was measured with a mold made of silicon carbide produced in the same manner as described above and a silicon mold produced in the same manner as before. As a result, it was found that in the silicon mold, the pattern portion started to be broken at a load of 40 kg, whereas in the silicon carbide mold, the pattern was not broken even at a load of 100 kg. Thus, it turns out that silicon carbide is a material which satisfies the requirements (high mechanical strength and low resistance) as a mold in the voltage imprinting method. Therefore, by using silicon carbide, an imprint method for applying a voltage can be performed efficiently.

なお、上述したように、炭化珪素焼結体が最も硬度の高い状態となるが、焼結体であるために、結晶粒の間に気孔と呼ばれる隙間が形成されている。このため、炭化珪素焼結体の基板に直接モールドパターンを形成した場合、パターンの均一性が得にくく、これは、モールドパターンの幅が100nm以下になると顕著となる。これに対し、前述したように、炭化珪素焼結体よりなる支持基板の上に、これと同じ組成で、熱膨張率も同じ多結晶炭化珪素膜を減圧気相成長(CVD)法で形成し、この多結晶炭化珪素膜にモールドパターンを形成することで、パターンの均一性が得られるようになる。また、このようにして形成したモールドは、反りも1μm以下と非常に小さくすることができる。   As described above, the silicon carbide sintered body has the highest hardness, but since it is a sintered body, gaps called pores are formed between crystal grains. For this reason, when the mold pattern is directly formed on the substrate of the silicon carbide sintered body, it is difficult to obtain pattern uniformity, which becomes remarkable when the width of the mold pattern is 100 nm or less. In contrast, as described above, a polycrystalline silicon carbide film having the same composition and the same thermal expansion coefficient is formed on a support substrate made of a silicon carbide sintered body by a low pressure vapor phase growth (CVD) method. By forming a mold pattern on the polycrystalline silicon carbide film, pattern uniformity can be obtained. Further, the mold formed in this way can have a very small warp of 1 μm or less.

また、このように多結晶炭化珪素膜によりモールドパターンを構成する場合、支持体基板は、炭化珪素に限らず、例えば低抵抗とされたシリコン基板であっても良い。このような場合、図2に示すように、支持体基板101の主表面に炭化珪素膜102を形成するとともに、支持体基板101の裏面にも同様の炭化珪素膜202を形成し(a)、炭化珪素膜102を加工して、凹凸のモールドパターン121が形成された状態(b)とすると良い。支持体基板101の両面に、同程度の膜厚の多結晶炭化珪素膜が形成されていることで、内部応力に伴うモールドの反りが抑制されるようになる。なお、モールドパターンを形成するための多結晶炭化珪素膜の膜厚は、形成しようとするパターンの高さ(膜厚)以上とされていればよい。   Further, when the mold pattern is constituted by the polycrystalline silicon carbide film as described above, the support substrate is not limited to silicon carbide but may be a silicon substrate having a low resistance, for example. In such a case, as shown in FIG. 2, a silicon carbide film 102 is formed on the main surface of the support substrate 101 and a similar silicon carbide film 202 is formed on the back surface of the support substrate 101 (a), The silicon carbide film 102 may be processed to a state (b) in which the uneven mold pattern 121 is formed. Since the polycrystalline silicon carbide films having the same film thickness are formed on both surfaces of the support substrate 101, warping of the mold due to internal stress is suppressed. In addition, the film thickness of the polycrystalline silicon carbide film for forming the mold pattern may be equal to or higher than the height (film thickness) of the pattern to be formed.

次に、本発明の他の実施の形態について図を参照して説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る他のインプリント方法を説明するための工程図である。先ず、図3(a)に示すように、支持体基板301を用意する。支持体基板301は、例えば、炭化珪素焼結体からなる1辺20mmの矩形基板である。なお、支持体基板301の表面は、特に鏡面化されている必要はない。なお、支持体基板301は、シリコンから構成しても良い。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a process diagram for explaining another imprint method according to the embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 3A, a support substrate 301 is prepared. The support substrate 301 is, for example, a rectangular substrate having a side of 20 mm made of a silicon carbide sintered body. Note that the surface of the support substrate 301 does not need to be particularly mirror-finished. The support substrate 301 may be made of silicon.

次に、図3(b)に示すように、公知のリソグラフィ技術とエッチング技術とにより微細加工し、支持体基板301の主表面に、モールドとしての微細な凹凸のモールドパターン321が形成された状態とする。ここで、ナノメータ級の微細パターン形成のためには、支持体基板301上に電子線レジスト膜を形成し、ここに電子ビーム描画装置を用いてパターン(潜像)を描画し、これを現像してエッチングマスクとする。次いで、塩素ガスによる反応性イオンエッチングにより支持体基板301を選択的にエッチングし、この後、エッチングマスクを除去すれば、モールドパターン321が形成された状態が得られる。   Next, as shown in FIG. 3B, a state in which a fine uneven mold pattern 321 as a mold is formed on the main surface of the support substrate 301 by fine processing using a known lithography technique and etching technique. And Here, in order to form a nanometer-scale fine pattern, an electron beam resist film is formed on the support substrate 301, and a pattern (latent image) is drawn thereon using an electron beam drawing apparatus, and this is developed. Etching mask. Next, the support substrate 301 is selectively etched by reactive ion etching with chlorine gas, and then the etching mask is removed to obtain a state in which the mold pattern 321 is formed.

次に、形成したモールドパターン321の上部(上面)に、例えばチタンよりなる水のぬれ性を制御する機能層322が形成された状態とする。例えば、公知の金属チタンをターゲットとしたスパッタ法により、モールドパターン321の上にチタンを堆積することで、機能層322を形成すればよい。形成するチタンよりなる機能層322は、膜厚20nm程度とすればよい。上記チタンは、水の接触角が0°であり、ぬれ性が非常によい。   Next, the functional layer 322 made of, for example, titanium and controlling the wettability of water is formed on the upper part (upper surface) of the formed mold pattern 321. For example, the functional layer 322 may be formed by depositing titanium on the mold pattern 321 by a known sputtering method using titanium metal. The functional layer 322 made of titanium to be formed may have a thickness of about 20 nm. The titanium has a water contact angle of 0 ° and has very good wettability.

次に、パターンの転写対象となるシリコン基板(被処理基板)331を用意し、緩衝フッ酸を用いて表面の酸化膜を除去しておく。次いで、図3(d)に示すように、モールドパターン321が形成された面が対向するように、支持体基板301とシリコン基板331を配置し、両者に電源305が接続された状態とする。ここで、シリコン基板331がモールドとなる支持体基板301(モールドパターン321)に対して正の電位になるように接続し、シリコン基板331が陽極とされ、支持体基板301が陰極とされた状態とする。電源305としては、一般の定電圧電源を用いればよく、例えば、アドバンテスト社のモデルR6242が適用可能である。   Next, a silicon substrate (substrate to be processed) 331 to be a pattern transfer target is prepared, and the oxide film on the surface is removed using buffered hydrofluoric acid. Next, as shown in FIG. 3D, the support substrate 301 and the silicon substrate 331 are arranged so that the surfaces on which the mold pattern 321 is formed are opposed to each other, and the power source 305 is connected to both. Here, the silicon substrate 331 is connected to the support substrate 301 (mold pattern 321) as a mold so as to have a positive potential, the silicon substrate 331 is used as an anode, and the support substrate 301 is used as a cathode. And As the power source 305, a general constant voltage power source may be used. For example, model R6242 manufactured by Advantest Corporation is applicable.

次に、図3(e)に示すように、モールドパターン321の上に形成された機能層322が、シリコン基板331の主表面に当接された状態とし、この状態で、支持体基板301とシリコン基板331との間に電圧が印加された状態とする。例えば、20Vのパルス電圧が印加された状態とする。この電圧印加において、機能層322の当接面に吸着している水分を介し、機能層322とこれに接触しているシリコン基板331との間に電流が流れ、陽極酸化が行われる。流れる電流は、1〜2A程度である。この電圧印加時間を、30秒〜1分程度継続することで、モールドパターン321が、シリコン基板331の主表面に形成された酸化領域332となって転写される。   Next, as shown in FIG. 3E, the functional layer 322 formed on the mold pattern 321 is in contact with the main surface of the silicon substrate 331. In this state, the support substrate 301 and A voltage is applied between the silicon substrate 331 and the silicon substrate 331. For example, a pulse voltage of 20V is applied. In this voltage application, an electric current flows between the functional layer 322 and the silicon substrate 331 in contact with the functional layer 322 through moisture adsorbed on the contact surface of the functional layer 322, and anodization is performed. The flowing current is about 1 to 2A. By continuing this voltage application time for about 30 seconds to 1 minute, the mold pattern 321 is transferred as an oxidized region 332 formed on the main surface of the silicon substrate 331.

次に、図3(f)に示すように、シリコン基板331より支持体基板301を離型した後、図3(g)に示すように、酸化領域332をマスクパターンとしてシリコン基板331をエッチング加工することで、シリコン基板331の上にパターン333が形成された状態が得られる。このエッチング方法としては、酸化領域332とシリコン基板331とのエッチング選択比のとれるエッチング方法を用いればよい。例えば、エレクトロンサイクロトロン共鳴(ECR)プラズマをによるエッチング装置を用い、エッチングガスとしての塩素ガスを、プラズマ生成室内で0.1Pa程度となるように供給し、プラズマ生成室内に電子サイクロトロン共鳴条件の磁場を発生させた後、プラズマ生成室内に2.45GHzのマイクロ波(例えば300W)を導入し、供給した塩素によるECRプラズマを発生させる。このようにして発生させれて発散磁場により処理室内に放出されたプラズマにより、上記エッチングを行えばよい。   Next, as shown in FIG. 3F, after the support substrate 301 is released from the silicon substrate 331, the silicon substrate 331 is etched using the oxidized region 332 as a mask pattern as shown in FIG. 3G. Thus, a state in which the pattern 333 is formed on the silicon substrate 331 is obtained. As this etching method, an etching method in which an etching selectivity between the oxidized region 332 and the silicon substrate 331 can be used. For example, using an etching apparatus using electron cyclotron resonance (ECR) plasma, chlorine gas as an etching gas is supplied to be about 0.1 Pa in the plasma generation chamber, and a magnetic field under electron cyclotron resonance conditions is supplied into the plasma generation chamber. After the generation, a 2.45 GHz microwave (for example, 300 W) is introduced into the plasma generation chamber to generate ECR plasma by the supplied chlorine. The etching may be performed by the plasma generated in this manner and released into the processing chamber by the divergent magnetic field.

以下、水のぬれ性を制御するための機能層322についてより詳細に説明する。
陽極酸化は、パターン転写対象の基板と、これに接触するモールドパターンの部分との間に介在する水が、「2H2O−4e-→O2(又は酸素ラジカル:2O・)+4H+」の反応に従って電気分解されることにより行われる。この電気分解によって生じた酸素又は酸素ラジカルが、陽極である基板の表面を酸化し、基板の表面には陽極酸化による酸化領域が形成されることになる。
Hereinafter, the functional layer 322 for controlling the wettability of water will be described in more detail.
In anodic oxidation, water intervening between a pattern transfer target substrate and a mold pattern portion in contact with the substrate is “2H 2 O-4e → O 2 (or oxygen radical: 2O ·) + 4H + ”. It is carried out by electrolysis according to the reaction. Oxygen or oxygen radicals generated by this electrolysis oxidize the surface of the substrate which is an anode, and an oxidized region is formed on the surface of the substrate by anodic oxidation.

従って、陽極酸化の反応の進行は、接触面に吸着している水の量に関係する。吸着する水の量は、雰囲気の湿度により変化し、例えば、雰囲気の湿度が40%以下では陽極酸化は起こりにくい。逆に、雰囲気の湿度が60%以上、特に80%以上では、容易に陽極酸化が進行する。   Therefore, the progress of the anodic oxidation reaction is related to the amount of water adsorbed on the contact surface. The amount of water adsorbed varies depending on the humidity of the atmosphere. For example, when the humidity of the atmosphere is 40% or less, anodic oxidation hardly occurs. On the contrary, when the humidity of the atmosphere is 60% or more, particularly 80% or more, anodization easily proceeds.

このように、水の介在は重要となり、モールドのモールドパターンの上面に、薄くかつ均一に水が付着(吸着)することが、広い面積にインプリントする場合に重要となる。この水の吸着は、モールドのモールドパターン上面における水のぬれ性で制御され、これを評価する尺度は、上面における水の接触角である。接触角が小さくぬれ性が高ければ、吸着した水は、モールドのモールドパターン上面の全面に均一な状態で円滑に広がる。これに対し、接触角が大きくぬれ性が低いと、吸着した水ははじかれるようになり、部分的に玉状に存在するようになる。このような状態では、当接しているパターンの部分の全域で、均一な状態で陽極酸化が起こらず、酸化領域の形成が均一に行えない。この結果、パターンが、均一に形成されなくなる。   Thus, the intervention of water is important, and it is important for imprinting over a large area that water adheres thinly and uniformly to the upper surface of the mold pattern of the mold. This adsorption of water is controlled by the wettability of water on the upper surface of the mold pattern of the mold, and a measure for evaluating this is the contact angle of water on the upper surface. If the contact angle is small and the wettability is high, the adsorbed water spreads smoothly over the entire upper surface of the mold pattern in a uniform state. On the other hand, if the contact angle is large and the wettability is low, the adsorbed water comes to be repelled and partially exists in a ball shape. In such a state, the anodic oxidation does not occur in a uniform state over the entire area of the contacting pattern portion, and the oxidized region cannot be formed uniformly. As a result, the pattern is not formed uniformly.

これに対し、モールドパターンの上面にモールドパターンを構成する材料よりぬれ性の高い材料からなる機能層を設けることで、吸着した水がはじかれることが抑制されるようになり、吸着した水が、全域に均一な状態でより円滑に広がるようになる。このように、機能層を設けてぬれ性を制御することで、被処理基板と接触する面に吸着する水による層の状態が制御できるようになる。   On the other hand, by providing a functional layer made of a material having higher wettability than the material constituting the mold pattern on the upper surface of the mold pattern, the adsorbed water is suppressed from being repelled. It spreads more smoothly in a uniform state throughout. In this manner, by providing a functional layer and controlling wettability, the state of the layer formed by water adsorbed on the surface in contact with the substrate to be processed can be controlled.

以下に、各種金属に対する水の接触角を示す。
Ag:85°、Au:85°、Rh:65°、Pd:74°、Pt:50°、Ti:0°、Ni:0°、Cd:0°。
Below, the contact angle of water with respect to various metals is shown.
Ag: 85 °, Au: 85 °, Rh: 65 °, Pd: 74 °, Pt: 50 °, Ti: 0 °, Ni: 0 °, Cd: 0 °.

また、水の接触角が0°となる材料としてTiO2があるが、金属材料に比較して電気伝導性は低い。従って、好ましい材料としては、チタン(Ti)、ニッケル(Ni),カドミウム(Cd)となる(参考;化学便覧・基礎編、日本化学会編)。 Further, TiO 2 is a material having a water contact angle of 0 °, but its electrical conductivity is lower than that of a metal material. Accordingly, preferred materials are titanium (Ti), nickel (Ni), and cadmium (Cd) (reference: Chemical Handbook / Basic, Chemical Society of Japan).

例えば、スパッタリング法で形成した薄膜に対する水の接触角を比較したところ、Si:〜84°、SiC:〜20°、Pt:〜35°、Ti:〜20°となった。結晶状態の違いなどにより、上記文献値とは多少違う値となるが、チタンは非常に接触角の小さい金属であることが実験的にも証明された。実際にこれらの材料が表面に形成されたモールドを用いてパターン形成を行った場合、用いた材料の接触角の低下に比例してパターンの欠けの頻度が低下することがわかった。例えば、機能層322としてPtを用いた場合、ほぼ良好な状態が得られた。また、機能層322としてTiを用いた場合、パターン欠けは全く発生しなかった。   For example, when the contact angle of water with respect to the thin film formed by the sputtering method was compared, Si: ~ 84 °, SiC: ~ 20 °, Pt: ~ 35 °, Ti: ~ 20 °. Although it is a little different from the above literature values due to the difference in crystal state, etc., it has been experimentally proved that titanium is a metal with a very small contact angle. It has been found that when pattern formation is actually performed using a mold in which these materials are formed on the surface, the frequency of pattern chipping decreases in proportion to the decrease in the contact angle of the material used. For example, when Pt was used as the functional layer 322, a substantially good state was obtained. Further, when Ti was used as the functional layer 322, no pattern chipping occurred.

このように、機能層を用いてモールドパターンの上面のぬれ性を制御することで、シリコンモールドで見られるパターン欠陥の発生が抑制され、高い精度で良好な大面積インプリントパターンが形成できるようになる。この場合、機能層を設ける母体のモールド材とは、特に限定されるものではなく、例えばシリコンなどを用いることができる。例えば、転写するパターンの寸法が数μm以上と大きい場合、機械的強度があまり問題とならないので、機能層を用いることで、パターン欠けが抑制できるようになる。なお、前述した炭化珪素よりモールドパターンが形成されていれば、抵抗率及び硬度ともに好適な状態であり、またぬれ性も良いので、機能層を設けることなくパターン欠けを抑制した状態で歩留まりの向上などが図れる。ただし、チタンなどのよりぬれ性の高い機能層を設けることで、パターンかけの発生をより抑制し、より高い精度でパターンの転写が行えるようになることは、いうまでもない。   In this way, by controlling the wettability of the upper surface of the mold pattern using the functional layer, generation of pattern defects seen in the silicon mold is suppressed, and a good large-area imprint pattern can be formed with high accuracy. Become. In this case, the base molding material on which the functional layer is provided is not particularly limited, and for example, silicon can be used. For example, when the dimension of the pattern to be transferred is as large as several μm or more, the mechanical strength is not a big problem, so that the use of a functional layer can suppress pattern chipping. If the mold pattern is formed from the silicon carbide described above, both the resistivity and hardness are suitable, and the wettability is good. Etc. However, it goes without saying that by providing a functional layer with higher wettability such as titanium, the occurrence of patterning can be further suppressed and the pattern can be transferred with higher accuracy.

ところで、機能層として用いる上記金属の薄膜は、モールドパターンの間隔が狭くなると、凹部やパターン側面に形成しにくくなる。このような場合には、モールドパターンの凸部上面のみに金属の層(薄膜)が形成される状態となる。しかしながら、ぬれ性の制御は、転写対象の基板表面に接触(当接)するモールドパターンの上面のみで良いため、上述の場合でも、歩留まり向上の効果には何ら影響しない。言い換えると、機能層は、モールドパターンの上面のみに形成されている状態でも良い。従って、モールドパターンを形成する前に機能層を形成し、形成した機能層とともにモールドパターンを形成するようにしても良い。例えば、モールドパターン形成以前に、モールドパターンが形成される領域の上に上記薄膜を堆積してからモールドパターンを形成しても、上述同様の効果が得られる。上記薄膜の堆積(形成)は、モールドパターンの形成前行ってもよく、この後でも良い。   By the way, the metal thin film used as the functional layer is difficult to be formed on the recesses or the side surfaces of the pattern when the interval between the mold patterns is narrowed. In such a case, a metal layer (thin film) is formed only on the upper surface of the convex portion of the mold pattern. However, the wettability control only needs to be performed on the upper surface of the mold pattern that comes into contact with (abuts on) the surface of the substrate to be transferred. Therefore, even in the above-described case, the yield improvement effect is not affected. In other words, the functional layer may be formed only on the upper surface of the mold pattern. Therefore, the functional layer may be formed before forming the mold pattern, and the mold pattern may be formed together with the formed functional layer. For example, even if the mold pattern is formed after the thin film is deposited on the area where the mold pattern is formed before the mold pattern is formed, the same effect as described above can be obtained. The deposition (formation) of the thin film may be performed before or after the mold pattern is formed.

また、機能層とモールドパターン上面との間の接着性を向上させるために、これらの間に接着性を向上させる接着性強化層を形成しても何ら問題はない。例えば、チタンからなる機能層を設ける場合、モールドパターン上面との間に、窒化チタンからなる接着性強化層を設けると、接着性を向上させることができる。この接着強化層の厚さは、5〜20nm程度と薄くても良い。   Further, in order to improve the adhesion between the functional layer and the upper surface of the mold pattern, there is no problem even if an adhesion reinforcing layer that improves the adhesion is formed between them. For example, when a functional layer made of titanium is provided, the adhesiveness can be improved by providing an adhesive reinforcing layer made of titanium nitride between the upper surface of the mold pattern. The thickness of the adhesion reinforcing layer may be as thin as about 5 to 20 nm.

さらには、モールドパターン上面もしくは機能層の表面が、1〜2nm厚程度酸化されていても良い。このことにより、水のぬれ性がさらに向上するからである。この程度の膜厚であれば、抵抗的にも1〜2nm程度であれば問題はない。例えば、炭化珪素モールド(モールドパターン)上に膜厚10nm厚程度のシリコン層を公知のスパッタリング法などにより堆積する。この後、モールドを希硫酸で数分処理すると、形成したシリコン層の表面に1.2nm厚程度の酸化シリコン層が形成される。酸化シリコンは、水との接触角が10°程度であるため、ぬれ性が高く、吸着した水が均一に拡散しやすくなる。なお、シリコンに限らず、他の材料からなる層を形成して酸化しても良い。   Furthermore, the upper surface of the mold pattern or the surface of the functional layer may be oxidized by about 1 to 2 nm. This is because the wettability of water is further improved. If the film thickness is about this, there is no problem if it is about 1 to 2 nm in terms of resistance. For example, a silicon layer having a thickness of about 10 nm is deposited on a silicon carbide mold (mold pattern) by a known sputtering method or the like. Thereafter, when the mold is treated with dilute sulfuric acid for several minutes, a silicon oxide layer having a thickness of about 1.2 nm is formed on the surface of the formed silicon layer. Since silicon oxide has a contact angle with water of about 10 °, it has high wettability, and the adsorbed water is easily diffused uniformly. Note that the layer is not limited to silicon but may be oxidized by forming a layer made of another material.

以下、実施例を用いてより詳細に説明する。
[実施例1]
炭化珪素焼結体よりなる支持体基板の上にジクロルシラン−アセチレン−水素の混合ガスを用いて、堆積温度900℃、ガス圧500Paの条件で、膜厚2μm厚程度の多結晶炭化珪素膜を形成した。この多結晶炭化珪素膜上に公知の電子線リソグラフィを用いて100nm幅のライン・スペースのレジストパターンを形成した。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、多結晶炭化珪素膜を塩素の反応性イオンエッチング法で0.5μmの深さまでエッチング加工した後、レジストパターンを酸素プラズマで除去してモールドを形成した。ダイシングによりモールドサイズを20mm角に分割とした。
Hereinafter, it demonstrates in detail using an Example.
[Example 1]
A polycrystalline silicon carbide film having a thickness of about 2 μm is formed on a support substrate made of a silicon carbide sintered body, using a mixed gas of dichlorosilane-acetylene-hydrogen under conditions of a deposition temperature of 900 ° C. and a gas pressure of 500 Pa. did. A 100 nm wide line / space resist pattern was formed on the polycrystalline silicon carbide film using known electron beam lithography. Next, using the formed resist pattern as a mask, the polycrystalline silicon carbide film was etched to a depth of 0.5 μm by chlorine reactive ion etching, and then the resist pattern was removed with oxygen plasma to form a mold. The mold size was divided into 20 mm squares by dicing.

次に、3インチ径のGaAs基板に上記モールドを10kgの荷重で押し当てて、雰囲気湿度60%、モールドと基板温度23℃の条件で基板/モールド間にパルス電圧30Vを2分間印加した。このことにより、GaAs基板の主表面に、モールドパターンの形状に酸化領域が形成される。モールドを離型した後、形成された酸化領域をマスクとしてGaAs基板を塩素プラズマでエッチングすることで、良好な100nm幅のGaAsパターンが得られた。   Next, the mold was pressed against a 3-inch GaAs substrate with a load of 10 kg, and a pulse voltage of 30 V was applied for 2 minutes between the substrate and the mold under the conditions of an atmospheric humidity of 60% and a mold temperature of 23 ° C. As a result, an oxidized region is formed in the shape of the mold pattern on the main surface of the GaAs substrate. After releasing the mold, the GaAs substrate was etched with chlorine plasma using the formed oxidized region as a mask, and a good GaAs pattern with a width of 100 nm was obtained.

[実施例2]
ヒ素がドーピングされて0.01Ωcmの比抵抗を有するシリコン基板の上に、ジクロルシラン−アセチレン−水素の混合ガスを用いて、堆積温度900℃、ガス圧500Paの条件で、膜厚0.5μm程度の多結晶炭化珪素膜を形成した。この多結晶炭化珪素膜の上に公知の電子線リソグラフィを用いて50〜300nm幅のレジストパターンを形成した。次いで、形成したレジストパターンをマスクとし、多結晶炭化珪素膜を塩素の反応性イオンエッチング法で0.2μmの深さまでエッチング加工した後、レジストパターンを酸素プラズマで除去してモールドを形成した。次に、チタンを10nm厚スパッタリング法にて積層し、形成したモールドのモールドパターンの上面にチタンからなる機能層を形成した。ダイシングによりモールドサイズを20mm角に分割とした。
[Example 2]
On a silicon substrate doped with arsenic and having a specific resistance of 0.01 Ωcm, a mixed gas of dichlorosilane-acetylene-hydrogen is used, and the film thickness is about 0.5 μm at a deposition temperature of 900 ° C. and a gas pressure of 500 Pa. A polycrystalline silicon carbide film was formed. A resist pattern having a width of 50 to 300 nm was formed on the polycrystalline silicon carbide film by using known electron beam lithography. Next, using the formed resist pattern as a mask, the polycrystalline silicon carbide film was etched to a depth of 0.2 μm by chlorine reactive ion etching, and then the resist pattern was removed with oxygen plasma to form a mold. Next, titanium was laminated by a 10 nm thick sputtering method, and a functional layer made of titanium was formed on the upper surface of the mold pattern of the formed mold. The mold size was divided into 20 mm squares by dicing.

次に、緩衝フッ酸液で洗浄した200mm径のシリコン基板に、機能層を備えた上記モールドを30kgの荷重で押し当てて、雰囲気湿度65%、モールドと基板温度20℃の条件でシリコン基板/モールド間に直流電圧20Vを10秒間印加した。押し当て及び印加とモールドの位置の移動とを繰り返し、シリコン基板の上に25箇所の酸化領域を形成した。モールドを離型した後、形成された酸化領域をマスクとしてシリコン基板を塩素プラズマでエッチングすることにより、良好な50〜300nm幅の、25個のシリコンパターンが得られた。   Next, a 200 mm diameter silicon substrate washed with a buffered hydrofluoric acid solution is pressed against the mold provided with the functional layer with a load of 30 kg to obtain a silicon substrate / substrate under the conditions of atmospheric humidity 65%, mold and substrate temperature 20 ° C. A DC voltage of 20 V was applied between the molds for 10 seconds. The pressing and application and the movement of the mold position were repeated to form 25 oxidized regions on the silicon substrate. After releasing the mold, the silicon substrate was etched with chlorine plasma using the formed oxidized region as a mask, whereby 25 silicon patterns having a good width of 50 to 300 nm were obtained.

[実施例3]
実施例1と同様に、多結晶炭化珪素モールドを作製した。この上に、膜厚10nm程度のシリコン層をスパッタリング法で堆積し、さらに10%硫酸水溶液に5分浸漬した。この浸漬の後、当該モールドを水洗する。このようにして形成したモールドを、緩衝フッ酸液で洗浄した200mm径のシリコン基板に30kgの荷重で押し当て、雰囲気湿度65%、モールド及び基板温度20℃の条件で、シリコン基板/モールド間に直流電圧20Vを60秒間印加した。押し当て及び電圧印加とモールドの位置移動とを繰り返し、シリコン基板の上に25箇所の酸化領域を形成した。モールドを離型した後、形成された酸化領域をマスクとしてシリコン基板を塩素プラズマでエッチングすることにより、良好な50〜300nm幅の、25個のシリコンパターン25が得られた。
[Example 3]
A polycrystalline silicon carbide mold was produced in the same manner as in Example 1. On top of this, a silicon layer having a thickness of about 10 nm was deposited by sputtering, and further immersed in a 10% sulfuric acid aqueous solution for 5 minutes. After this immersion, the mold is washed with water. The mold thus formed was pressed against a 200 mm diameter silicon substrate washed with a buffered hydrofluoric acid solution with a load of 30 kg, and between the silicon substrate and the mold under the conditions of an atmospheric humidity of 65%, a mold and a substrate temperature of 20 ° C. A DC voltage of 20 V was applied for 60 seconds. The pressing and voltage application and the mold position movement were repeated to form 25 oxidized regions on the silicon substrate. After releasing the mold, the silicon substrate was etched with chlorine plasma using the formed oxidized region as a mask, whereby 25 silicon patterns 25 having a good width of 50 to 300 nm were obtained.

本発明の実施の形態に係るインプリント方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the imprint method which concerns on embodiment of this invention. 多結晶炭化珪素の膜の形成状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the formation state of the film | membrane of a polycrystalline silicon carbide. 本発明の実施の形態に係る他のインプリント方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the other imprint method which concerns on embodiment of this invention. インプリントリソグラフィを説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating imprint lithography. モールドと基板の間に電圧を印加するインプリントリソグラフィを説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the imprint lithography which applies a voltage between a mold and a board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

101…支持体基板、102…炭化珪素膜、105…電源、121…モールドパターン、131…シリコン基板(被処理基板)、132…酸化領域、133…パターン、301…支持体基板、321…モールドパターン、322…機能層、331…シリコン基板(被処理基板)、332…酸化領域、333…パターン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Support substrate, 102 ... Silicon carbide film, 105 ... Power supply, 121 ... Mold pattern, 131 ... Silicon substrate (substrate to be processed), 132 ... Oxidized region, 133 ... Pattern, 301 ... Support substrate, 321 ... Mold pattern 322, functional layer, 331, silicon substrate (substrate to be processed), 332, oxidized region, 333, pattern.

Claims (8)

支持体基板の上に炭化珪素からなる炭化珪素膜が形成された状態とする第1工程と、
前記炭化珪素膜を加工してモールドパターンが形成された状態とする第2工程と、
前記支持体基板の前記モールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、前記モールドパターンが当接した前記被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第3工程と
を少なくとも備えることを特徴とするインプリント方法。
A first step in which a silicon carbide film made of silicon carbide is formed on a support substrate;
A second step of processing the silicon carbide film to form a mold pattern;
The surface of the support substrate on which the mold pattern is formed is pressed against the main surface of the substrate to be processed, and a voltage is applied between them to oxidize the surface of the substrate to be processed with which the mold pattern abuts. And a third step in which the region is formed.
請求項1記載のインプリント方法において、
前記炭化珪素膜は、前記支持体基板の上に化学的気相成長法により形成された多結晶炭化珪素から構成する
ことを特徴とするインプリント方法。
The imprint method according to claim 1,
The imprinting method, wherein the silicon carbide film is composed of polycrystalline silicon carbide formed by chemical vapor deposition on the support substrate.
請求項1又は2記載のインプリント方法において、
前記支持体基板は、炭化珪素粉末の焼結体から構成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
The imprint method according to claim 1 or 2,
The imprinting method, wherein the support substrate is composed of a sintered body of silicon carbide powder.
請求項1又は2記載のインプリント方法において、
前記支持体基板は、シリコンから構成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
The imprint method according to claim 1 or 2,
The imprinting method, wherein the support substrate is made of silicon.
支持体基板の上にモールドパターンが形成された状態とする第1工程と、
前記モールドパターンの上面に水のぬれ性を制御するための機能層が形成された状態とする第2工程と、
前記支持体基板の前記モールドパターンが形成された面を被処理基板の主表面に押し付け、かつこれらの間に電圧を印加することで、前記モールドパターンの上面の前記機能層が当接した前記被処理基板の表面に酸化領域が形成された状態とする第3工程と
を少なくとも備えることを特徴とするインプリント方法。
A first step in which a mold pattern is formed on a support substrate;
A second step in which a functional layer for controlling wettability of water is formed on the upper surface of the mold pattern;
The surface of the support substrate on which the mold pattern is formed is pressed against the main surface of the substrate to be processed, and a voltage is applied between the surfaces so that the functional layer on the upper surface of the mold pattern is in contact with the substrate. And a third step in which an oxidized region is formed on the surface of the processing substrate.
請求項5記載のインプリント方法において、
前記第2工程では、前記モールドパターンを構成する材料より高いぬれ性を備えた材料から前記機能層を形成することで、前記水のぬれ性が高くなるように制御する
ことを特徴とするインプリント方法。
The imprint method according to claim 5.
In the second step, the functional layer is formed from a material having higher wettability than the material constituting the mold pattern, and thereby the wettability of the water is controlled to be increased. Method.
請求項6記載のインプリント方法において、
前記機能層は、チタン,ニッケル,及びカドミウムの少なくとも1つから構成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
The imprint method according to claim 6.
The imprinting method, wherein the functional layer is composed of at least one of titanium, nickel, and cadmium.
請求項5又は6記載のインプリント方法において、
前記機能層は、シリコンの表面を酸化することで形成されたものである
ことを特徴とするインプリント方法。
The imprint method according to claim 5 or 6,
The imprinting method, wherein the functional layer is formed by oxidizing a surface of silicon.
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